《單光子波長變換及量子波長交換技術研究》是依託西安電子科技大學，由趙楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：單光子波長變換及量子波長交換技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙楠
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著量子通信關鍵技術不斷突破，量子通信實驗網在諸多國家建成。隨著用戶數不斷增大，各個子網需要採用不同的通信波長，子網間信息的互通需要互動節點保障。通常採用的方式是在交換節點處對量子信息進行檢測和重發，這樣不僅增加了時延，易造成網路的擁塞，而且降低了整個通信過程的安全性。本項目提出了採用二次波長變換的方式實現量子波長交換，完成交換節點量子信息的不操作轉發，不對量子態進行檢測。方案基於現有量子通信網路常用的量子態偏振及相位編碼的方式，從經典及量子理論分析和論證偏振及相位特性隨時間和距離演進的具體的情況，並且研究和分析信道噪聲，建立光學信道模型，最終從理論上論證量子波長交換方案的可行性。
結題摘要
量子通信以其特有的基於物理特性的安全性，套用於諸多信息傳輸領域，並不斷受到各國研究團隊的重視。在過去的三十餘年間，量子通信從早期的近距離點對點傳輸，逐漸發展到遠距離傳輸，甚至藉助衛星的量子信息傳輸。研究者們期望將量子通信技術套用在更多領域，於是量子通信網成為重要的研究內容。量子通信實驗網的搭建不斷在各國取得成功，中國在2015年前後，也實現了金融，政務等多類量子通信實驗網。在量子通信網走向大規模化的過程中，信息交換節點的安全性成為重要研究內容，可信交換節點的理論與技術的突破不僅可以保證網路的安全性，還可以節約整體功耗，帶來眾多性能改進與提升，基於此背景，本項目提出通過波長交換實現安全的信息轉發，服務量子通信網路。 主要的研究內容，結果及科學意義包括： 1. 提出了一種新的多用戶量子密鑰分發中波長交換方案，解決了量子網路中信息互動難題；分析了交換過程中近紅外單光子束的偏振變換；仿真了波長交換效率和泵浦光功率之間關係；證明了該變換過程中，量子態偏振特性可完整保持。仿真結果表明，該方案可行並且高效。 2. 提出了一種新穎的基分束策略，將基於不同測量基的量子態分開，並分析結果，得到傳輸的量子態信息。相比傳統竊聽方案，該方案在實際信道和實驗條件下具有更優的效果，特別是在傳輸信息量大時，該方案可用於量子信息傳輸中抗竊聽的研究。 3. 高效的基於統計理論的抗惡意攻擊的量子檢測方案，提出了一種基於統計理論的新穎和高效的量子檢測技術，並通過仿真驗證方案的可行性。仿真結果表明，該方案較現有方案更高效，更安全。考慮到方案的完整性，建立了鏈路模型以獲得方案的閾值。 4. 任意單量子比特和雙量子比特態的確定性聯合遠程製備。實現波長變換保證量子通信網中信息安全傳輸，是實現量子通信網的有力保證，在此基礎上，探索了一些量子網路中的有效技術，並結合理論分析，提出量子遠程製備在通信網中的新穎套用。
