《連續變數量子密鑰分發系統過噪聲抑制技術研究》是依託上海交通大學，由黃鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：連續變數量子密鑰分發系統過噪聲抑制技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃鵬
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
連續變數技術近年來已經成為一種重要的量子保密通信實現技術，受到國內外學術界和產業界的廣泛關注，而連續變數量子密鑰分發（CVQKD）是其中的一個重要研究熱點。然而目前國內外針對連續變數量子密鑰分發(CVQKD)的研究方案都處於一個相對低速且短距離階段。其中的一個重要技術瓶頸在於實際CVQKD系統中的過噪聲抑制，因為過噪聲不僅會直接影響系統密鑰率及安全距離，還會降低系統信噪比而影響數據後處理效率，進一步降低系統性能。為了突破這個瓶頸，本項目將致力於研究抑制CVQKD系統中過噪聲的技術方案，包括抑制由於系統自身過噪聲的產生及過噪聲對系統密鑰率的影響，從根本上減少過噪聲對系統安全傳輸距離及最終密鑰率的影響，為長距離及高速CVQKD系統提供理論依據和實際解決方案。
結題摘要
目前國內外針對連續變數量子密鑰分發(CVQKD)的研究方案都處於一個相對低速且短距離階段,其中的一個重要技術瓶頸在於實際CVQKD系統中的過噪聲抑制,針對該問題課題組從如下三個方面展開了詳細的研究。首先，在光路及軟體算法模組噪聲產生抑制方面，我們通過設計高靈敏度的零差檢測器及高精度相位補償技術有效抑制了長距離CVQKD通信中由強本振光泄露及相位漂移引入的額外過噪聲，有效提升了CVQKD的傳輸距離及其穩定性，創造了國際上最長安全傳輸距離連續變數量子密鑰分發實驗記錄，達到了150km單模光纖長度，為之前記錄的近兩倍。並設計實驗實現了往返式雙相位調製本地本振CVQKD方案，進一步避免了由於本振光傳輸、偏振漂移及強度調製器偏置點漂移引入的額外過噪聲。其次，在電信號控制模組噪聲產生控制方面，研究了CVQKD系統在Homodyne信號數據採樣中的有限採樣頻寬效應，該效應會導致散粒噪聲評估過高，並使得參數評估中過噪聲過低，從而導致系統實際輸出密鑰率不再隨著重複頻率線性增加，並引入安全隱患。為此我們提出了基於雙採樣技術及基於動態時延調整模組技術，可有效消除有限採樣頻寬效應，使得系統能準確進行過噪聲評估，有效提升在高重複頻率下的密鑰率。第三，針對CVQKD中過噪聲對密鑰率影響的抑制問題，我們提出了利用減光子操作提升中間糾纏分發CVQKD性能的方案，分析表明減光子操作可有效提純收發雙方的糾纏特性，從而抑制過噪聲對CVQKD密鑰率的影響，提升CVQKD最終密鑰率。在完成預期目標外，我們還研究了連續變數量子密碼通信協定，提出了一個基於量子隱形傳態的連續變數量子身份認證協定，該協定可以通過更簡潔的量子態操作實現身份認證。總的來說，我們針對目前CVQKD系統在長距離及高速化發展中所面臨的瓶頸問題，研究了CVQKD系統中過噪聲抑制技術方案，從根本上有效提升了CVQKD最終密鑰率，為高性能CVQKD提供了理論依據和解決方案，很好地達到了項目預期要求的目標。
