《量子密鑰分發網路套用技術的實驗研究》是依託北京郵電大學，由馬海強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：量子密鑰分發網路套用技術的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬海強
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子密鑰分發是當今國際上量子信息領域研究的前沿和熱點課題，在信息安全技術領域，量子密碼術可以做到密鑰絕對安全的分發。本申請提出利用環形器作為節點、四連線埠偏振分束/合路器為核心的量子密鑰收發器的構建方案，這一方案為設計新型量子密鑰分發網路提供理論依據和技術支持，擬重點開展以下五方面的研究：①結構簡單、容易拓撲的量子網路的設計理論；②環形量子網路的節點設計方案；③通信終端、信任中繼、完全隔離的功能變換理論和構建方案；④量子密鑰分發用戶終端收發模組的方案設計、構建和穩定性分析；⑤開發量子密鑰分發網路的控制電路系統、控制軟體以及量子密鑰分發專用作業系統。通過本項目的開展，提供一套完整的量子密鑰分發網路系統和配套的應用程式軟體，實現結構簡單、全連通、效率高的特點，推動量子密鑰分發技術實用化進程，網路化也是量子密碼術走向實際套用的必然途徑。
結題摘要
量子力學與信息科學交叉形成了以量子計算和量子通信為主要內容的量子信息科學。量子力學的特殊性質賦予了量子信息獨特優勢，使得量子通信具有高度的安全性、受到了學術界和產業界的高度重視。按照原計畫，本項目圍繞量子密鑰分發網路套用技術的實驗研究，為量子密鑰分發網路提供了理論依據和技術支持。在實驗上取得了一些具有原創性的成果：(1) 首次提出並驗證了基於現有商用光纖器件實現三方量子秘密共享協定的實驗方案，該方案能夠自動補償光纖雙折射效應，且可長時間保持穩定。該文章7月份在Optics Express發表後，8月份被美國光學學會（OSA）選為當月高品質論文，主編認為這篇文章對這個領域的發展具有推動性作用。該領域國際著名學者加拿大渥太華大學的Filippo Miatto教授為該文章編寫了Spotlight評論。其學術價值得到了該領域內全球研究者的關注與肯定。（2）實現了基於偏振分束器構建多方量子通信系統，對該系統的工作機理以及穩定性的物理基礎進行了數學建模和理論分析，結果顯示該方案能夠抵制溫度、機械振動等外界因素的影響。基於此系統首次提出了全光纖單量子比特秘密共享實驗方案，試驗中獲得了干涉對比度優於99.4%，在數月的檢測時間內，抖動小於0.4%的結果。（3）完成了利用模數轉換器提高真隨機數源速率的方案,該方案基於衰減脈衝雷射光子間隙隨機分布,可使隨機數的產生速率提高十幾倍，產生的各比特位隨機數序列順利通過了國際ENT測試標準。（4）完成基於Sagnac環的全光纖高速偏振控制方案，通過調節相位差從而達到對光的偏振方向的精確控制。該方案器件結構簡單，穩定性高，易於集成，成本低廉，具有很好的套用前景。（5）首次實現了基於一個弱相干光的量子指紋協定原理性驗證，實驗上證明了，即使實際實驗系統存在缺陷，量子指紋協定所需傳送的數據量仍然可以低於經典指紋協定。 在本項目的資助下，發表標註國家自然科學基金資助 (批准號：61178010) 的SCI收錄的學術論文共21篇，EI收錄2篇，申請中國發明專利1項。其中在高水平的國際著名期刊Optics Letters上發表1 篇，Optics Express 上發表 1 篇，與加拿大多倫多大學LO小組合作在Nature Communications發表 1 篇，Physical Review A 上發表 1 篇。超額完成了研究計畫。
