雙高斯調製相干態遠程連續變數量子密鑰分發研究

《雙高斯調製相干態遠程連續變數量子密鑰分發研究》是依託山西大學，由王旭陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雙高斯調製相干態遠程連續變數量子密鑰分發研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王旭陽
• 依託單位：山西大學

項目摘要

相干態連續變數量子密鑰分發利用光場正交分量作為信息的載體，具有無條件的安全性，且所需光源易於製備，探測效率高，與當前的光通信網路具有良好的兼容性，在國防、商業和通信等鄰域具有廣闊的套用前景。雙高斯調製方案使計算通信參數的高斯數據與提取密鑰的高斯數據相分離，降低了通道效率對額外噪聲的影響，減少了用於計算通信參數的數據量，增大了安全密鑰的提取量，適用於遠程連續變數量子密鑰分發，可有效解決當前密鑰分發的實時性問題。現場可程式器件FPGA可執行並行運算，具有靈活性高、體積小、功耗低等優點，是完成高速數據處理的理想器件。本項目將採用雙高斯調製相干態方案，通過引入FPGA等器件，建立穩定性良好，具有高速數據產生，傳輸和處理能力的全光纖遠程連續變數量子密鑰分發系統。

結題摘要

當今資訊時代，能夠保障信息安全的密碼學越來越受到人們的重視，其套用已經滲透到人們日常生活的各個領域。然而當前的加密方式主要基於計算的複雜性，容易受到量子計算機等未來新興技術的威脅。基於量子力學基本原理的量子密鑰分發可以使合法通信雙方獲得一組高度安全的隨機密鑰，不受量子計算技術的威脅，該密鑰可用於信息的加密與解密，進而實現雙方的保密通信，任何第三方的竊聽都可以被通信雙方測量到。 連續變數量子密鑰分發利用光場的正交分量作為信息的載體，根據光場的種類又可分為相干態、壓縮態和糾纏態方案。相干態方案所需光源易於製備，探測效率高，與當前的光通信網路具有良好的兼容性，在國防、商業和通信等鄰域具有廣闊的套用前景。雙高斯調製方案減少了用於計算通信參數的數據量，增大了安全密鑰的提取量，適用於遠程連續變數量子密鑰分發。現場可程式器件FPGA可執行並行運算，具有靈活性高、體積小、功耗低等優點，是完成高速數據處理的理想器件。 本項目對雙高斯調製連續變數量子密鑰分發進行了系統的研究，在有限碼長情況下，最佳化了用於參數估算的比例，提高了數據利用率，並彌補了傳統有限碼長分析中的安全漏洞。研製出了重複復速率達40MS/s的時域平衡零拍探測器。研製出了基於直線步進電機和彎曲光纖衰減原理的自動衰減器，結合兩臂平衡鎖定技術，能夠實現探測器兩臂長時間保持平衡狀態，從而確保通信系統的連續穩定運轉。基於FPGA實現了相位鎖定、調製器偏置點鎖定和偏振鎖定等技術。基於FPGA實現了高速的數據協調和私密放大。目前能夠實現最遠通信距離達80km的連續變數量子密鑰分發技術。 項目執行過程中實現的相關技術可有效地推動連續變數量子密鑰分發技術走向實際套用。