一、高效率高安全度连续变量量子保密通讯（论文文献综述）
杜珊娜[1]（2021）在《纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究》文中提出随着科学技术的蓬勃发展,信息安全性受到越来越多人的广泛关注。量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）作为量子信息的重要分支,基于量子力学基本原理,可以为通信双方提供信息理论上无条件安全性,窃听者不能在不被发现的情况下得到任何信息,成功的QKD过程可以使合法通信双方共享一组安全密钥。在QKD分类不同的协议中,基于纠缠态的连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable QKD,CV-QKD）具有抗额外噪声强、可实现源无关安全性、与现有光纤网络易兼容、使用成熟的平衡零拍探测（Balanced Homodyne Detector,BHD）技术等优势,且光场纠缠具有远距离扩展潜力,有望在未来实现大范围的量子网络。基于上述发展潜力,我们首先建立了稳定的长距离强抗额外噪声的纠缠态CV-QKD实验系统,之后从实用性、安全性以及高速化三方面进一步推进纠缠态CV-QKD技术的发展。本论文主要的研究内容以及创新点如下:1.实现连续变量EPR纠缠态在50 km光纤信道上的密钥分发实验。首先使用内部放有周期性极化磷酸氧钛钾晶体的四镜蝶形共振腔产生高纠缠度双色连续变量纠缠源,其中810 nm光场留在本地Alice端,可以进行直接测量或者将其携带的量子信息保存至本地的量子存储载体（如Rb原子）上;另一束1550 nm光场用于量子信息的远距离传输。测量端,我们使用DAQ高速采集卡采集光场正交分量值,经过一系列数据处理过程,得到在标准光纤中传输50 km后纠缠态的正交相位和以及正交振幅差分量的纠缠度依然达到-0.315 dB和-0.354 dB,满足EPR判据,说明Alice和Bob共享的双模态仍然是正交纠缠态。纠缠态CV-QKD 比同传输距离下的相干态CV-QKD可获得更高的安全密钥率。2.实现纠缠态CV-QKD与相邻通道间隔为100 GHz的五通道经典光进行密集波分复用实验。其中每个经典通道发射功率各为2 mW,且经过速率为2.5 Gb/s和10 Gb/s的非归零键控调制。实验过程中,我们首先分析经典光在与量子信号同步传输过程中容易引入到量子信道的额外噪声源,其中值得注意的是,当通信距离较短时,四波混频噪声将成为引入到量子系统中的主要额外噪声源,严重影响安全密钥率的生成。因此,我们建立四波混频噪声产生额外噪声的理论计算模型,并从实验上验证其正确性,最终利用不等频率间隔摆放技术消除四波混频噪声影响,进而实现长距离纠缠态CV-QKD与强经典光的共存。3.实现纠缠态源无关CV-QKD实验。Alice和Bob可以在纠缠源不可信的条件下共享安全密钥,进一步提高纠缠态CV-QKD系统的实际安全性。我们选取产生密钥率最高的纠缠源参数,调节正交振幅和正交位相分量的随机测量基比例为0.1:0.9,在Charlie到Alice的等效距离和Charlie到Bob的光纤传输距离组合分别为（0 km,60km）、（1 km,40km）和（2km,20km）的情况下,分别取得每脉冲安全密钥率为 0.0034 bits、0.0058 bits和0.021 bits。4.设计并制作了可测量40 MHz重复速率脉冲光场的平衡零拍探测器。理论计算时域BHD信噪比,设计RLC高通滤波电路显着提高脉冲重复频率,抑制电子学暗噪声,并调节放大器参数、精心设计电荷放大器反馈电路部分,在可测量高速脉冲信号情况下尽量提高信噪比,得到能够测量40 MHz高重复速率脉冲信号、且当每脉冲的光子数为9.9×107下信噪比为14.5 dB的BHD,为高速CV-QKD系统提供不可或缺的测量装置。
娄彦博[2]（2021）在《基于原子系综四波混频过程实现量子信息协议》文中认为量子信息科学是一门充满活力的新兴领域,它通过将信息科学技术与量子力学基础理论相结合,利用量子系统独特的属性如:量子叠加、量子不可克隆、量子纠缠等,来进行量子信息的处理。自这个学科诞生以来,很多量子信息协议相继被提出,例如:量子密钥分发,量子隐形传态,量子密集编码等。这些量子信息协议利用量子态进行信息的传递和交换,在运算速度、信息安全、通道容量和探测精度等方面展现出了超越经典信息系统的潜力。近年来,许多量子信息协议已获得实验证实,并开始向着远距离、大容量、高安全性的实用化目标发展。实现量子信息协议的量子系统可以分为分离变量和连续变量两大类。分离变量的本征态具有分离谱结构,连续变量的本征态具有连续谱结构。在分离变量系统中远距离、大容量、高安全性的量子通信已经完成了初步的实验验证。连续变量量子信息系统在此方向的发展相对滞后,但由于连续变量系统具有确定性的制备和转换量子态的优势,近年来引起了较广泛的研究兴趣。本文围绕实用化的量子通信目标,用铷原子系综四波混频过程产生的连续变量量子光源,开展了量子信息协议的实验,得到了以下成果:1、在实验上利用轨道角动量复用的连续变量纠缠态,结合全光学量子隐形传态协议,实现了并行9通道的确定性多模式量子隐形传态。首先,通过四波混频的空间多模性,在一系列正交的轨道角动量模式上产生并行11组连续变量纠缠。然后利用轨道角动量模式匹配的参量放大器实现了多模式量子态转换。最后,在实验上完成了多模量子隐形传态的验证。2、在实验上利用增益可调参量放大器、分束器和纠缠源构建了一个多功能全光学量子态转换机。通过该全光学量子态转换机实验实现了部分无实体的量子态转换协议,该协议可以连接全光量子隐形传态协议和最优1→N相干态量子克隆协议。因此,这三种具有不同物理本质和功能的协议可以在同一个全光系统中实现。特别是,我们在实验上证明了在相同纠缠强度下,与全光量子隐形传态相比,部分无实体的量子态转换协议可以有效提高态转换保真度。3、在实验上利用基于四波混频过程的参量放大器和光学分束器网络构建了连续变量量子克隆机。通过该克隆机实验实现了连续变量最优N→M相干态量子克隆,并证明了初始态数量的增多和克隆副本数量的降低可以有效提升克隆的保真度。4、在实验上利用基于原子系综四波混频过程的参量放大器构建了一个低噪声相敏放大器,实现了低噪声纠缠光束的强度放大。与常规的相位不敏感放大器相比,相敏放大器在引入相同噪声的情况下可以更好地放大纠缠。因此,该方案可用于在损耗通道中恢复纠缠态的强度信息,对连续变量量子态的远距离传输有着潜在应用。
孟祥宇[3]（2021）在《量子物联网的密钥资源分配机制研究》文中提出随着现代科技的不断发展,信息通信技术逐步融入我们的生活,物联网应运而生。物联网技术是支撑“网络强国”和“中国制造2025”等国家战略的重要基础,在推动国家产业结构升级和优化过程中发挥重要作用。物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的方方面面,如智能家居,数字医疗,智能电网,智能城市等。物联网技术的广泛应用使得其安全性和隐私性备受关注,物联网系统固有的组网异构、应用场景复杂、计算存储能力受限等特点使得其安全问题十分复杂。虽然现有的物联网已经采取多种加密技术来保护数据隐私,但现有的数据加密技术大多数都是基于数学方法的经典密码学技术来计算密码学的复杂性,这些方法面临被量子计算机破解的风险,在不久的将来无法保证通信的安全性。量子密钥分发的安全性是以量子力学基本原理为理论基础的,它可让在物理空间上分离的用户共享无条件安全的密钥,能够解决物联网通信的安全问题。立足于此,本文基于物联网和量子密钥分发特点,设计了量子物联网的架构;为保障量子物联网中量子密钥资源的高效利用,提出了量子物联网的密钥资源分配机制。本文的研究工作和创新点如下:（1）针对现有物联网通信的安全问题,本文结合量子密钥分发和传统物联网架构的特点,提出了量子物联网的体系架构,在传统的物联网架构的基础上引入量子密钥管理层,并定义量子物联网架构每层的具体结构与功能,设计了量子物联网架构下的密钥分发方案以及量子物联网典型应用的工作流程,为将量子密钥分发集成于物联网中提供了理论依据。（2）针对量子物联网下请求/响应服务的密钥资源分配问题,本文设计了请求/响应服务的密钥池构建方案,通过分析密钥池的构造与实时状态,提出了一种密钥余量自适应算法来实现对网络中的密钥供给。仿真结果表明,在业务负载达到1000时,该算法仍能保证网络中密钥池利用率均约为0.6,提出的密钥余量自适应算法均衡了网络中所有密钥池的密钥利用率。（3）针对量子物联网下发布/订阅服务的密钥资源分配问题,本文设计了发布/订阅服务的密钥池构建方案,通过分析发布/订阅服务的特点,提出了一种异步推送算法来实现对发布/订阅服务密钥资源的供给,仿真结果表明,在业务负载为200时,异步推送算法在全阶段做异步优化处理与仅在某一阶段做异步优化处理相比,推送成功率提高约6%,提出的异步推送算法提高了网络中事件推送成功率。
王宏洁[4]（2020）在《基于极化码纠错的Slice协商算法研究》文中研究表明量子密钥分发是目前应用最广泛的量子密码技术,其安全性由量子不可克隆定理、不确定性原理等量子力学的基本定理保证,可为合法通信双方分发安全密钥,结合一次一密的加密方式可以实现无条件安全的保密通信。根据量子态希尔伯特编码空间的维度不同,可将量子密钥分发协议分为离散变量与连续变量两大类,其中,连续变量类协议因在量子态制备、传输与检测过程中的难度和成本较低,成为近年来量子密码领域的热点研究方向之一。与离散变量协议相比,连续变量协议的后处理过程更为复杂,其中数据协调是后处理过程中最关键且最复杂的一环,系统最终的安全码率与最远传输距离都直接受到协调效率的影响。数据协调过程包括协商和纠错两部分,在高信噪比条件下,Slice协商能够获得更高的协调效率,其思想是将一组连续变量分层量化成多组二进制比特后进行纠错,因此处理一组数据时需要设计多个不同码率的纠错码。为获得更高的协调效率,需选取尽可能逼近香农极限的高性能纠错码,以往国内外研究人员多选用低密度奇偶校验码对数据进行纠错,但其度数分布设计复杂度过高,增加了系统的设计成本。极化码是近些年提出的首个被严格证明达到香农极限的纠错码,它具有明确的构造方式,生成矩阵的设计与码率无关,且其编译码过程均可递归实现,无需迭代,计算复杂度低。本论文提出了基于极化码纠错的Slice协商方案,主要工作包括:1.对极化码的编译码算法进行了研究:应用高斯近似算法选取极化码的休眠比特,提升了编码效率;应用最小和算法简化极化码的译码算法,降低了译码复杂度;应用列表接续消除算法扩大了码字的选取范围,提升了译码性能。对Slice协商算法进行了研究:应用等长度划分方法得到最优量化区间长度,在不同信噪比不同量化层数下均取得了较高的量化效率,其中在5层量化时,量化效率可达到99%以上;在多级编码与多阶段译码过程中,建立等效信道模型,估计各级信道容量,通过优化译码估计函数以及各级间译码边信息传递算法提升了方案的整体纠错性能。2.提出了基于极化码纠错的Slice协商方案,大大降低了系统在不同信噪比下纠错码设计的复杂度,与此同时降低了编译码过程的计算复杂度,且保证了系统的纠错性能,为CV-QKD系统的实用化提供了技术支持。对此方案进行了程序仿真,结果表明在信噪比1-10的情况下此方案的协调效率均能够达到95%以上。绘制了安全码率与传输距离的关系曲线,得出此方案支持安全码率在100 kbit/s至4.5 Mbit/s的短距离CV-QKD系统的结论。
杨申申[5]（2020）在《基于FPGA的高速连续变量量子密钥分发后处理技术的研究》文中认为在当今社会,信息安全直接关系到国家安全、社会稳定和个人隐私等各个方面,因此越来越受到人们的重视。量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）可以使得合法通信双方共享一组信息理论上无条件安全的密钥,即使窃听者具有无限强的计算能力也窃取不到任何信息。QKD系统主要分为三个步骤:（1）量子态的制备、分发与测量;（2）数据筛选与参数估计;（3）后处理过程。QKD的后处理过程主要包含两个子过程,分别为数据协调和私密放大。数据协调过程是指合法通信双方使用纠错码对双方裸码中存在的不一致进行纠正,使得双方能够共享一组完全一致的二进制比特序列。私密放大则是双方利用相同的哈希函数集从协调后的数据中提取出安全密钥,消除可能泄露给窃听者的信息。连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable QKD,CV-QKD）作为QKD的一个重要类别,具有探测设备简单,与现有标准光通信组件兼容性好,中短距离下密钥率较高等优点,但是其后处理过程相对较复杂,是制约系统性能的关键瓶颈之一。其中,数据协调效率直接影响CV-QKD的理论密钥率和传输距离;而后处理过程的计算速度,不可避免地会影响系统的实际安全密钥率。后处理过程包括的数据协调和私密放大分别需要使用纠错码和哈希函数来实现,它们均可以使用并行计算的方法来提高处理速度。FPGA作为一种成熟的大规模可编程器件,具有非常好的并行处理能力,还可以由用户根据需求通过编程来定制电路。本论文的主要研究目的是利用FGPA硬件加速技术提高CV-QKD的数据后处理速度,推进其实用化。主要工作包含:1.高速样条协调方案的FPGA设计与实现。首先,根据FPGA的特性改进了校验矩阵构造算法,开发了基于分层和积译码算法的LDPC译码器。然后,将该译码器应用到样条协调时,设计了两种不同的结构,即复用结构和非复用结构,来实现FPGA速度和面积之间的权衡。仿真结果表明,最大处理速度可以达到100.90 M symbols/s,其正确性在Xilinx VC709评估板上得到了验证。最后,提供了一些其他可能的方案,用以在有更多FPGA硬件资源的条件下来获得更好的性能。2.高效多维协调方案的实现。简要介绍了多维协调方案和多边类型LDPC码的原理,并在已有工作的基础上构造了译码性能良好的多边类型LDPC码,实现了高效的多维协调方案,协调效率最高可以达到99.01%。3.高速私密放大算法的FPGA设计与实现。使用CPU执行私密放大算法速度远远不能满足系统的需求,而有限码长效应进一步提高了数据量,这就对处理速度提出了更高的要求。基于FPGA的特性,本论文中提出了一种菱形块算法,将私密放大算法中逐个元素处理转变为逐块进行处理,极大地缩短了运算时间。该算法还有效地减少了所需的FPGA片上RAM存储资源,能够自动适应不同的输入和输出长度。该方案不仅可以应用到CV-QKD系统中,其他QKD系统甚至经典通信中均可以使用。4.数据后处理过程的FPGA整体实现。将样条协调和私密放大结合在一起,实现整体的后处理过程,从而实现CV-QKD系统的实时密钥提取,当信噪比为3.0时处理速度可以达到38.18 M symbols/s。该方案可以有效降低CV-QKD系统的功耗,推进系统的小型化和集成化。
冯啸天[6]（2020）在《光量子存储及噪声特性的实验研究》文中研究说明光量子理论的实际应用包括量子计算,量子通信和量子度量等,其核心是对光量子信息的处理。大规模的光量子信息处理系统通常是由节点构成的网状结构。受光子传输损耗的影响,节点与节点之间的成功连接可能需要多次尝试,这就离不开稳定、经济、高效的光量子存储器件。衡量光量子存储系统好坏的指标包括:存储效率,存储带宽,存储保真度等。其中,存储效率是最基础的特征指标;高的存储带宽对于存储器接入高速网络意义重大;而保真度的高低则直接反映了系统对于光量子特性的保持能力,是存储器“量子”而非“经典”的判断标准。近二十年来,人们基于不同的物理机制,例如电磁诱导透明存储、拉曼存储、梯度回波存储,利用不同的实验介质,如原子系综、稀土掺杂固体材料、金刚石氮空位色心、单量子系统等,开展了大量关于量子存储的理论和实验研究,成果卓着。尤其在最近几年,存储器件的各项指标均实现了明显进步,例如分别在不同的存储系统中实现了大于90%的存储效率,超过1 s的存储时间和高于GHz的存储带宽。未来,光量子存储领域面临的挑战,是如何在同一存储系统中实现各项指标均达到较高水平,且容易集成和规模化的光量子存储过程。本论文选择具有集体增强效应的原子系综作为光与原子的作用介质。在无需低温冷却装置,且容易制备的铷87热原子蒸汽中,对基于远失谐拉曼散射的光量子存储过程进行了相关实验研究,目的是实现高存储效率,低噪声水平的光量子存储过程。围绕着这一主题,本文首先通过波形迭代优化的方法,将拉曼存储的效率从以往报导的40%提升到80%以上,为拉曼存储的实用化奠定了基础。进一步的,针对降低保真度的主要因素——Λ能级构型的存储介质中伴生的四波混频这一重要噪声来源,本文将量子干涉效应引入存储过程,从理论上提出了一种全新的噪声免疫存储实验方案,在兼顾高存储效率的同时能够将噪声压低至接近真空噪声的水平。最后,论文通过实验演示了这一方案的可行性,对弱相干光待存储光脉冲信号,实验实现了接近80%的噪声抑制效果,与此同时,存储过程的写入效率也有了约10%的提升,达到90%以上;此外,在单光子水平的待存储光信号强度下,实验测得了～93.6%的存储保真度,远超经典非克隆极限的水平。本论文的结果对构建能够实用和集成化的光量子存储器提供了重要的技术支持。
王茂峰[7]（2020）在《两方量子密钥协商协议的设计与分析》文中研究表明量子密码学是结合经典密码学和量子力学两门学科而形成的交叉学科,是信息安全领域中的新兴领域。随着量子计算技术的快速发展,依靠计算复杂数学难题的经典密码学的安全性受到严重的威胁。而基于量子力学特性的量子密码学受到了广大学者的关注,量子密码学包含众多分支:量子密钥分配、量子对话、量子身份认证、量子安全直接通信和量子密钥协商等。量子密钥协商（Quantum Key Agreement,QKA）是允许通信中的参与方通过量子信道建立共享密钥的一个过程,并且参与协商的任何参与方都不能够独自的确立共享密钥。量子密钥协商技术可以分为两类:基于离散变量的量子密钥协商协议;基于连续变量的量子密钥协商协议。离散变量量子密钥协商是早期量子密码学的主要研究方向,到目前为止,已经取得了显着的科研成果,但多是在理性环境下传输粒子,不考虑噪声的影响。事实上,粒子在量子信道中的传输过程经常受到信道噪声的影响,在噪声的掩护下,攻击者可以发动恶意攻击。随着人们对量子保密技术的深入研究,离散变量的种种缺点逐渐显露出来,而基于连续变量的量子密钥协商技术凭借先天的优势进入人们的视野。本文针对离散变量量子密钥协商协议,提出了两种在信道噪声环境下的免疫信道噪声的两方QKA协议;针对连续变量量子密钥协商协议,提出了两个新颖的在理想信道下的两方QKA协议。并分析了上述协议的安全性和可行性。主要内容如下:（1）针对在实际应用中量子传输信道中不可避免的存在噪声干扰,我们提出了基于逻辑GHZ态的两个免疫集体去相位噪声和免疫集体旋转噪声的鲁棒两方QKA协议,因为我们设计的协议只涉及到Bell测量和纠缠交换技术,可以保证仅利用现有技术就能够实现。协议在效率方面也有所提高,而且在量子信源的使用上也有所降低。通过安全分析可以发现,该协议不仅可以抵抗参与者的攻击,还可以抵抗外部攻击。（2）针对连续变量相比离散变量所拥有的先天优势,我们提出了基于单模压缩态的两方连续变量QKA协议,并且分别在理想信道条件下和高斯白噪声信道条件下计算互信息量,通过计算结果表明均不会造成信息的泄露。通过对常见的攻击方式进行分析,保证协议的安全可行。（3）引入具有更高压缩性质及纠缠特性的双模压缩态,我们提出了基于双模压缩态的两方连续变量QKA协议,由Alice制备双模压缩态,使用平衡零拍探测,经过理想的量子信道传输给Bob,经由可信的第三方Charlie交换测量结果。通过计算互信息量和安全性分析,保证我们提出的方案安全可行,不会造成信息泄露。（4）最后,通过通信双方协商出的共享密钥进行仿真实验,Alice对图像进行加密后传输给Bob,确保Bob可以正确解密获得图像信息。
江雷鸣[8]（2020）在《基于量子身份认证的连续变量量子隐写协议设计与分析》文中指出量子隐写的主要思想是针对其他量子安全通信协议的特点,利用量子态的物理特性,实现信息的隐蔽传输。由于现有的量子隐写都是使用离散变量量子载体,不仅制备、检测困难且成本较高,还限制了容量的提升。因此,连续变量的量子隐写协议具有重要的现实意义。另外,量子身份认证协议是一个很特殊的量子公开信道,非常适合量子隐写的隐蔽信道搭建。本文主要研究工作如下:（1）首先提出了一种三方量子身份认证协议作为研究基础。该协议利用连续变量Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态扩展量子信道,使用诱饵态和随机操作确保认证密钥在量子信道中的安全,再利用连续变量量子隐形传态技术传输认证密钥,最后通过定义一个窃听参数来有效地验证用户的身份,并实现认证密钥的自动更新。（2）基于量子身份认证协议,提出了一种新的量子隐写协议。该协议充分利用连续变量GHZ态的纠缠特性,在身份认证的公开信道掩护下,搭建一条隐蔽的量子信道。再引入信息编码规则,扩大秘密信息的容量,并将其调制到量子态中进行传输。在最后的性能分析中,说明了新协议不仅在物理上具有良好的不可感知性和易于实现的优点,在拦截-重发攻击和分束器攻击下,依然具备可靠的安全性和极高的信息传输速率。
刘文元[9]（2020）在《远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究》文中进行了进一步梳理近年来,高效安全的信息传输日益受到人们的关注。量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）作为量子信息的重要分支,利用光场量子态作为信息的载体,其安全性依赖于量子力学基本原理而非数学计算的复杂性,使得通信双方能够共享一组安全密钥。结合“一次一密”的加密方式,理论上双方传递的信息不可能被第三方所窃取。因此,量子密钥分发在军事、政务和金融等方面有着广泛的应用前景,受到研究人员的关注,成为量子信息的研究热点之一。量子密钥分发的主要技术路线包括离散变量和连续变量两大类。离散变量类协议发展较早,在实验室研究和实用化方面都取得了显着进展,但是在单光子探测方面存在技术难度较大,成本较高的问题。连续变量类协议发展相对较晚,其信息的载体不再是单光子的偏振或者相位,而是光场的正交分量,其中高斯调制相干态协议（GG02）,具有相干态光源容易制备,在中短距离上理论成码率高,探测端采用成本较低的平衡零拍探测器,与现有的光通信网络兼容性较好等特点,是目前最接近实用化的连续变量类协议。GG02协议从2002年提出至今,其理论上的无条件安全性已经被证明,相关的实验技术也获得快速突破,并开始从实验室环境走向外场测试环境。为了进一步推进连续变量量子密钥分发（CV-QKD）系统的实用化,需要考虑系统在不完美物理器件下的实际安全性,例如:非完美高斯调制对CV-QKD系统的影响机制及解决方案;另一个面临的问题是外场环境下的系统如何能够长期稳定运转,例如:实际外场环境下单模光纤双折射效应导致光场偏振态快速漂移对系统的影响,及相应的高速偏振控制技术;目前光纤损耗严重限制了QKD的传输距离,一个有效的解决方案是发展量子中继,其中一个重要的环节是解决通信波段和量子存储波段的高保真度频率变换。针对上述连续变量量子密钥分发面临的关键问题,本论文开展了相关的理论和实验研究,主要研究内容和创新点如下:（1）理论和实验上研究了相位调制器的半波电压、振幅调制器的消光电压和半波电压漂移对于连续变量量子密钥分发系统额外噪声和通道损耗的影响,在此基础上提出了精确校准振幅和相位调制器工作参数的方法,实现了高精度高斯调制相干态的制备,在传输距离为50 km光纤情况下,系统额外噪声可以控制在0.02以下,能够长期稳定运行。（2）理论和实验上分析并验证了偏振态变化对系统额外噪声和通道损耗的影响,提出了多步长模拟退火算法,自适应梯度算法,并在FPGA硬件上快速运行算法,结合积分型光信号探测器实现了脉冲光情况下的高速偏振锁定,在单次偏振随机扰动的情况下,控制偏振的平均时间为827μs;在连续偏振扰动的速率为314 rad/s的情况下,通过数据筛选去除不合格相位锁定点对应的高斯数据,实现系统安全密钥提取,有效解决了由于外场复杂环境导致的光场偏振态快速漂移对连续变量量子密钥分发系统的干扰问题。（3）实验上通过谐振增强的高效和频过程,将双色连续变量纠缠态光场（806nm&1518 nm）其中一束806 nm光场高效频率上转换到530 nm光场,光子-光子转换效率达到80%,实现了频率跨度达1.5倍频程的双色连续变量纠缠态（530 nm&1518 nm）的制备,实测的正交振幅差压缩1.7 dB,正交位相和压缩1.8 dB,满足连续变量纠缠态的不可分离判据。实验验证了在远程量子通信过程中,量子信息在本地存储波段和远程传输波段之间的高保真度转移,同时也为制备大频差的多色纠缠态光场提供了一种有效的途径。
李嘉敏[10]（2020）在《级联光纤参量放大器量子特性及应用的理论与实验研究》文中研究表明量子技术为通信、计算、成像、计量等信息处理提供了突破传统极限的可能,有助于信息安全、处理速度、测量精度的提升。但目前量子信息处理大多还处于实验演示阶段,若要真正实现广泛的应用,还需要克服很多技术方面的瓶颈和困难。例如需要进一步提升量子光源的质量、改进测量系统、开发新颖的信息处理技术以适应不同的需求。本文就针对现阶段量子光源质量有待提升、以及精密测量量子增强效应受到探测效率影响这两个方面的问题,提出了基于级联参量放大器的解决方案,并从理论和实验两方面开展了研究。首先分析并实验验证了高增益级联参量放大器的量子特性以及在精密测量和纠缠测量方面的应用;之后分析了低增益级联参量放大器的输出特性及其在光子对频谱调控中的应用,制备了宣布式纯态单光子源,并对影响单光子效率和纯度的因素进行了深入的分析。本文的主要内容和创新点包括:一、首次提出了级联参量放大器（非线性干涉仪）实现多参数精密测量的方案,实现了两个非对易编码物理量同时超越经典极限的测量,并采用双臂传感结构进一步提升了位相测量信噪比。发现了量子资源分配原则——量子资源可以分配给某一分量使其达到最优极限,也可分配给两非对易量;并依据Fisher信息论进行了严格证明,为设计最优测量方案提供了依据。二、提出并理论分析了利用相敏放大器辅助的平衡零拍探测系统,可用于测量连续变量纠缠态。这种方案可通过对任一输出场的测量得出两不同类型场之间的纠缠关联,且具有探测损耗不敏感、适用于多时间模式纠缠测量的优点,有助于实用化量子技术的研发。基于光纤系统进行了实验验证,测量到该纠缠源的不可分离度为4.6 dB,是目前光纤系统中测量到的最好指标。三、深入研究了级联参量放大器调控关联光子对频谱特性的方法,包括两级和多级。利用两级方案制备了高质量偏振纠缠光源,利用三级方案制备了高纯度宣布式单光子源,宣布效率>90%,模式纯度达0.95,且中心波长灵活可调。另外,通过理论分析给出了级间损耗对级联参量放大器频谱调控的影响,为非线性实验系统的选择和参数优化提供了依据。
二、高效率高安全度连续变量量子保密通讯（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高效率高安全度连续变量量子保密通讯（论文提纲范文）
（1）纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息 |
| 1.2 量子密钥分发概述 |
| 1.3 论文内容安排 |
| 第二章 光纤信道纠缠态连续变量量子密钥分发实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统及关键技术 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 自由空间到光纤光耦合技术 |
| 2.2.3 掺铒光纤放大器 |
| 2.2.4 探测器性能 |
| 2.3 数据处理过程 |
| 2.3.1 数字混频滤波 |
| 2.3.2 数据同步 |
| 2.3.3 最优纠缠度理论 |
| 2.3.4 关联度值的修正 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多路强经典光与纠缠态CV-QKD的密集波分复用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 额外噪声源分析 |
| 3.2.1 复用器的隔离度 |
| 3.2.2 瑞利散射 |
| 3.2.3 受激非弹性散射 |
| 3.2.4 交叉相位调制 |
| 3.3 自发拉曼噪声 |
| 3.4 四波混频噪声 |
| 3.4.1 光纤中四波混频场理论 |
| 3.4.2 四波混频产生额外噪声理论模型 |
| 3.4.3 四波混频噪声光子数的测量 |
| 3.4.4 四波混频产生额外噪声的测量 |
| 3.5 纠缠态CV-QKD与强DWDM经典通道共存 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于纠缠态的源无关CV-QKD实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 最佳纠缠度参数选择 |
| 4.4 测量基的随机切换 |
| 4.5 测量结果与分析讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 用于纳秒脉冲光场测量的时域平衡零拍探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 探测器的设计 |
| 5.3 探测器信噪比计算 |
| 5.4 探测器的制作过程 |
| 5.5 探测器的性能测试 |
| 5.5.1 实验测试装置与调试过程 |
| 5.5.2 真空起伏噪声轨迹图的测量 |
| 5.5.3 光脉冲分辨率 |
| 5.5.4 线性响应 |
| 5.5.5 探测器稳定性测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 工作总结及展望 |
| 6.1 本文小结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（2）基于原子系综四波混频过程实现量子信息协议（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 量子信息科学简介 |
| 1.2 量子信息科学研究进展 |
| 1.2.1 量子纠缠及其研究进展 |
| 1.2.2 量子计算及其研究进展 |
| 1.2.3 量子信息协议及其研究进展 |
| 1.3 基于原子系综四波混频过程的量子信息科学研究 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 2.量子光学基本理论 |
| 2.1 光场的量子化 |
| 2.2 光场的量子态 |
| 2.2.1 数态 |
| 2.2.2 相干态 |
| 2.2.3 压缩态 |
| 2.3 量子态的相空间描述 |
| 2.3.1 Wigner函数表述 |
| 2.3.2 P函数表述 |
| 2.3.3 Q函数表述 |
| 2.3.4 保真度 |
| 2.4 量子态的测量 |
| 2.4.1 强度探测 |
| 2.4.2 平衡零拍探测 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.铷原子系综的四波混频过程的理论和实验基础 |
| 3.1 基于铷原子系综四波混频过程的参量放大器 |
| 3.1.1 理论模型 |
| 3.1.2 实验实现 |
| 3.2 四波混频产生量子关联光束的纠缠探测 |
| 3.2.1 四波混频产生量子关联光束纠缠度的理论分析 |
| 3.2.2 实验测量四波混频过程产生的纠缠 |
| 3.3 实验基础 |
| 3.3.1 光学分束器 |
| 3.3.2 光学轨道角动量 |
| 3.3.3 全光学量子隐形传态 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.光学轨道角动量复用的全光学量子隐形传态 |
| 4.1 通道复用的量子隐形传态的意义 |
| 4.2 轨道角动量复用全光量子隐形传态的理论推导 |
| 4.3 实验实现轨道角动量复用的全光量子隐形传态 |
| 4.4 通过全光量子隐形传态协议传递轨道角动量模式叠加的相干态 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.全光学多功能量子态转换机的实验实现 |
| 5.1 多功能量子态转换机的研究背景 |
| 5.2 多功能量子态转换机的理论方案 |
| 5.3 三种不同的全光学量子信息协议的实验实现 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 典型结果 |
| 5.3.3 不同放大增益下损耗对全光通道的影响 |
| 5.4 实现全光量子态转换机的多功能性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.全光学最优N→M相干态量子克隆 |
| 6.1 量子克隆的研究背景 |
| 6.2 全光最优N→M相干态量子克隆理论分析 |
| 6.3 实验实现连续变量最优N→M相干态量子克隆 |
| 6.3.1 实验装置 |
| 6.3.2 实验展现最优4→16 相干态量子克隆 |
| 6.3.3 实验展现最优N→M相干态量子克隆 |
| 6.4 本章小结 |
| 7.用低噪声相敏放大器放大明亮的纠缠光束 |
| 7.1 量子态放大的研究背景 |
| 7.2 低噪声纠缠光束的强度放大的理论方案和实验装置 |
| 7.2.1 理论方案 |
| 7.2.2 实验装置 |
| 7.3 实验展现纠缠光束的低噪声放大 |
| 7.4 纠缠强度随放大增益的变化 |
| 7.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表的论文 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
（3）量子物联网的密钥资源分配机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 物联网研究现状 |
| 1.2.2 量子密钥分发研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 量子物联网概述 |
| 2.1 量子物联网 |
| 2.2 物联网相关技术 |
| 2.2.1 无线物理层安全的密钥生成技术 |
| 2.2.2 基站到移动端的密钥传输技术 |
| 2.3 量子密钥分发技术 |
| 2.3.1 量子密钥分发 |
| 2.3.2 量子密钥分发可信中继技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 量子物联网架构 |
| 3.1 传统物联网架构 |
| 3.2 量子物联网架构 |
| 3.3 密钥分发方案 |
| 3.3.1 基于量子保密网络的骨干网和城域网密钥分发方案 |
| 3.3.2 基于光线路终端的接入网密钥分发方案 |
| 3.3.3 基于无线信道加密的边缘侧密钥分发方案 |
| 3.4 量子物联网典型应用工作流程 |
| 3.4.1 量子物联网下请求/响应服务工作流程 |
| 3.4.2 量子物联网下基于主题的发布/订阅服务工作流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于请求/响应服务的密钥余量自适应算法 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 基于请求/响应服务的密钥池构建 |
| 4.3 基于请求/响应服务的密钥余量自适应算法 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于发布/订阅服务的异步推送密钥资源分配算法 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 基于主题的发布/订阅系统的密钥池构建 |
| 5.3 基于发布/订阅服务的异步推送密钥资源分配算法 |
| 5.4 仿真验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间取得的研究成果 |
（4）基于极化码纠错的Slice协商算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 量子密钥分发的研究进展 |
| 1.2.1 离散变量类协议 |
| 1.2.2 连续变量类协议 |
| 1.3 数据协调算法的研究进展 |
| 1.3.1 离散变量类协议 |
| 1.3.2 连续变量类协议 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发相关理论基础 |
| 2.1 连续变量量子密钥分发 |
| 2.1.1 量子力学基本定理 |
| 2.1.2 量子密钥分发基本流程 |
| 2.2 信息论基础 |
| 2.2.1 信息熵 |
| 2.2.2 联合熵 |
| 2.2.3 条件熵 |
| 2.2.4 互信息 |
| 2.3 信道容量的计算 |
| 2.3.1 二元对称信道 |
| 2.3.2 二元擦除信道 |
| 2.3.3 加性高斯白噪声信道 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 极化码的编译码算法 |
| 3.1 信道极化 |
| 3.1.1 信道合并 |
| 3.1.2 信道分裂 |
| 3.2 极化码编码算法 |
| 3.2.1 生成矩阵的构造 |
| 3.2.2 休眠比特位置的选取 |
| 3.3 极化码译码算法及其改进算法 |
| 3.3.1 SC译码算法 |
| 3.3.2 SCL译码算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于极化码纠错的Slice协商方案 |
| 4.1 协商方案原理与设计 |
| 4.1.1 方案结构 |
| 4.1.2 分层量化 |
| 4.1.3 MLC/MSD |
| 4.2 关键参数推导与计算 |
| 4.2.1 最优量化区间长度 |
| 4.2.2 最优多级编码码率 |
| 4.3 方案仿真结果与分析 |
| 4.3.1 仿真结果 |
| 4.3.2 性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本论文工作总结 |
| 5.2 下一步工作计划 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（5）基于FPGA的高速连续变量量子密钥分发后处理技术的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号列表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 密码学 |
| 1.2 量子密钥分发概述 |
| 1.3 论文的主要工作与结构 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础知识概述 |
| 2.1 连续变量量子密钥分发系统介绍 |
| 2.1.1 相干态协议 |
| 2.1.2 安全性 |
| 2.1.3 后处理介绍 |
| 2.1.4 密钥率 |
| 2.2 量子理论基础知识 |
| 2.2.1 不确定性原理和不可克隆定理 |
| 2.2.2 量子态 |
| 2.2.3 平衡零拍探测原理 |
| 2.3 信息论基础 |
| 2.3.1 互信息与信息熵 |
| 2.3.2 信道容量和信道模型 |
| 2.3.3 信道编译码 |
| 2.4 纠错码 |
| 2.4.1 LDPC码 |
| 2.4.2 Polar码 |
| 2.4.3 Raptor码 |
| 2.5 FPGA简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 高速样条协调方案的实现 |
| 3.1 样条协调基本原理 |
| 3.1.1 高斯变量的量化 |
| 3.1.2 多级编码与多级译码 |
| 3.1.3 协调效率的计算 |
| 3.2 标准LDPC码 |
| 3.2.1 构造校验矩阵 |
| 3.2.2 译码算法 |
| 3.2.3 寻找最佳度分布 |
| 3.3 基于FPGA的高速样条协调方案设计 |
| 3.3.1 基于C语言开发的定点运算测试平台 |
| 3.3.2 高斯变量量化及编码 |
| 3.3.3 基于FPGA的 LDPC译码器 |
| 3.3.4 高速样条协调方案 |
| 3.4 实现结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 高效多维协调方案的实现 |
| 4.1 多维协调基本原理 |
| 4.2 多边类型LDPC码 |
| 4.3 实现结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高速私密放大的实现 |
| 5.1 私密放大基本原理 |
| 5.1.1 哈希函数 |
| 5.1.2 安全性 |
| 5.2 基于FPGA的高速私密放大算法 |
| 5.3 算法的实现 |
| 5.4 实现结果 |
| 5.5 高速后处理过程的实现 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 工作总结及展望 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（6）光量子存储及噪声特性的实验研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光量子信息处理 |
| 1.2 光量子存储 |
| 1.2.1 光量子存储的应用 |
| 1.2.2 光量子存储的重要指标 |
| 1.2.3 光量子存储的不同方案及实验进展 |
| 1.3 立论依据以及全文结构 |
| 第二章 光量子存储的波形优化理论 |
| 2.1 存储过程的数学模型 |
| 2.2 原子系综中存储过程的动力学方程 |
| 2.2.1 单原子与光场相互作用的理论解析 |
| 2.2.2 光场演化与原子系综的连续性近似 |
| 2.2.3 原子的自发辐射与退相干 |
| 2.2.4 运动方程的一维近似和动量空间变换 |
| 2.3 理想存储过程的最优存储效率 |
| 2.3.1 最优存储效率的影响因素 |
| 2.3.2 理想存储过程动力学方程的求解 |
| 2.4 波形匹配实现最优存储效率 |
| 2.4.1 控制光场驱动的原子系综演化 |
| 2.4.2 绝热存储过程的最优解 |
| 2.4.3 绝热近似在不同存储方案中的适用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光量子实验测量技术基础 |
| 3.1 光场的量子态及其表示 |
| 3.1.1 粒子数态 |
| 3.1.2 相干态 |
| 3.1.3 热态 |
| 3.1.4 压缩态 |
| 3.1.5 Wigner函数 |
| 3.2 平衡零拍探测、光学层析与光场量子态重构 |
| 3.2.1 平衡零拍探测 |
| 3.2.2 还原光场量子态的两种方法 |
| 3.3 实验方案及结果 |
| 3.3.1 相位调制相干光的OHT实验 |
| 3.3.2 偏振自旋转产生压缩真空态的OHT实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高效率、可变带宽的拉曼存储 |
| 4.1 拉曼散射及拉曼存储的背景介绍 |
| 4.2 光脉冲波形产生及控制系统 |
| 4.3 实验方案及结果 |
| 4.3.1 存储过程的效率优化 |
| 4.3.2 存储系统的噪声标定 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 存储过程中噪声的产生及抑制 |
| 5.1 修正的存储理论模型 |
| 5.2 存储过程的线性分束与噪声的双模压缩 |
| 5.3 利用SU(1,1)干涉相消实现噪声抑制 |
| 5.3.1 实验原理及理论解释 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 附录A 奇异值分解 |
| 附录B 铷87原子的物理特性 |
| 附录C 拉曼散射过程中光场的偏振关系 |
| C.1 线偏振拉曼泵浦光 |
| C.2 圆偏振拉曼泵浦光 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）两方量子密钥协商协议的设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 量子密码的理论基础 |
| 2.1 量子力学基本假设 |
| 2.2 量子力学基本原理 |
| 2.2.1 量子态叠加原理 |
| 2.2.2 量子测不准原理 |
| 2.2.3 量子不可克隆定理 |
| 2.3 连续变量量子信息 |
| 2.3.1 相干态 |
| 2.3.2 压缩态 |
| 2.3.3 双模压缩真空态 |
| 2.4 信息论基础 |
| 2.4.1 信息熵 |
| 2.4.2 信息量 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 免疫信道噪声的量子密钥协商协议 |
| 3.1 预备知识 |
| 3.1.1 幺正变换和纠缠交换 |
| 3.1.2 量子信道噪声来源及分类 |
| 3.1.3 量子信道噪声抵抗方法 |
| 3.2 协议描述 |
| 3.2.1 免疫集体去相位噪声的QKA协议 |
| 3.2.2 免疫集体旋转噪声的QKA协议 |
| 3.3 安全性分析 |
| 3.3.1 参与者攻击 |
| 3.3.2 特洛伊木马攻击 |
| 3.3.3 拦截重发攻击 |
| 3.3.4 测量重发攻击 |
| 3.3.5 纠缠测量攻击 |
| 3.3.6 双重C-NOT攻击 |
| 3.4 效率分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于单模压缩态的量子密钥协商协议 |
| 4.1 预备知识 |
| 4.2 协议描述 |
| 4.3 互信息量 |
| 4.3.1 无噪声理想信道 |
| 4.3.2 高斯白噪声信道 |
| 4.4 安全性分析 |
| 4.4.1 参与者攻击 |
| 4.4.2 光束分离攻击 |
| 4.4.3 拦截重发攻击 |
| 4.4.4 特洛伊木马攻击 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于双模压缩态的量子密钥协商协议 |
| 5.1 预备知识 |
| 5.2 协议描述 |
| 5.3 互信息量 |
| 5.4 安全性分析 |
| 5.4.1 参与者攻击 |
| 5.4.2 纠缠测量攻击 |
| 5.4.3 光束分离攻击 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 图像加解密算法仿真实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 图像加密 |
| 6.3 图像解密 |
| 6.4 仿真实验 |
| 6.4.1 实验结果 |
| 6.4.2 图像分析 |
| 6.5 总结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）基于量子身份认证的连续变量量子隐写协议设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容和章节安排 |
| 第二章 连续变量基础知识 |
| 2.1 量子基本原理 |
| 2.1.1 海森堡测不准原理 |
| 2.1.2 量子不可克隆定理 |
| 2.2 光场物理量 |
| 2.3 相干态与压缩态 |
| 2.3.1 相干态 |
| 2.3.2 压缩态 |
| 2.4 信息论 |
| 2.4.1 信息熵 |
| 2.4.2 互信息量 |
| 2.5 零差检测 |
| 第三章 基于连续变量GHZ态的三方量子身份认证协议 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 连续变量GHZ纠缠态的制备 |
| 3.2.1 分束器 |
| 3.2.2 连续变量GHZ纠缠态 |
| 3.3 量子隐形传态 |
| 3.3.1 量子隐形传态基础 |
| 3.3.2 量子隐形传态工作原理 |
| 3.3.3 连续变量量子隐形传态 |
| 3.4 三方量子身份认证协议的设计 |
| 3.5 结束语 |
| 第四章 基于量子身份认证的连续变量量子隐写协议 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 编码规则的应用 |
| 4.3 基于量子身份认证的连续变量量子隐写协议 |
| 4.4 性能分析 |
| 4.4.1 拦截-重发攻击 |
| 4.4.2 分束器攻击 |
| 4.5 结束语 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文研究工作的总结 |
| 5.2 研究方向展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（9）远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发发展现状 |
| 1.2 论文内容安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础知识 |
| 2.1 量子光学基本理论 |
| 2.1.1 电磁场量子化 |
| 2.1.2 量子不确定性原理 |
| 2.1.3 量子不可克隆定理 |
| 2.1.4 光子数态 |
| 2.1.5 相干态 |
| 2.1.6 相空间中的相干态 |
| 2.2 信息论基础 |
| 2.2.1 Shannon熵及其应用 |
| 2.2.2 互信息量及其应用 |
| 2.2.3 冯诺依曼熵及其特性 |
| 2.2.4 Holevo边界 |
| 2.3 基于高斯调制的连续变量量子密钥分发方案 |
| 2.3.1 理论安全性分析 |
| 2.3.2 实际安全性分析 |
| 2.4 连续变量量子密钥分发的关键器件和关键技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 不完美高斯调制对连续变量量子密钥分发系统的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 不完美高斯调制对系统参数估计的影响 |
| 3.2.1 不完美的振幅和相位调制 |
| 3.2.2 信道参数的评估 |
| 3.2.3 系统安全密钥速率的估计 |
| 3.3 调制器工作参数对系统的影响及校准方法 |
| 3.3.1 调制器工作参数 |
| 3.3.2 调制器工作参数的精确校准 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 偏振变化对连续变量量子密钥分发系统的影响机制及高速偏振控制的实现 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 偏振的基础知识 |
| 4.3 偏振控制器 |
| 4.4 偏振控制研究现状 |
| 4.5 积分型光探测器 |
| 4.6 FPGA硬件 |
| 4.7 偏振态变化对系统关键参数的影响机制 |
| 4.8 连续变量量子密钥分发系统的偏振控制单元 |
| 4.9 模拟退火算法 |
| 4.9.1 多步长模拟退火算法 |
| 4.9.2 算法效果的测试 |
| 4.10 自适应梯度算法 |
| 4.11 梯度算法的测量结果 |
| 4.12 连续变量量子密钥分发系统的高速偏振控制实验实现 |
| 4.13 本章小结 |
| 第五章 连续变量纠缠态光场高保真度量子频率变换实验研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 量子态频率上转换的理论基础 |
| 5.3 纠缠态量子频率上转换的实验实现 |
| 5.3.1 频率上转换的实验装置 |
| 5.3.2 实验结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简介及联系方式 |
（10）级联光纤参量放大器量子特性及应用的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子信息技术简介 |
| 1.2 量子光源 |
| 1.2.1 量子光源分类 |
| 1.2.2 量子光源的制备 |
| 1.3 量子光源的频谱 |
| 1.4 量子增强的精密测量 |
| 1.4.1 量子增强的光学精密测量研究进展 |
| 1.4.2 多参数的量子精密测量 |
| 1.5 光纤参量放大器及其在量子技术中的应用 |
| 1.6 本文主要研究内容和创新点 |
| 第2章 参量放大器的量子理论模型 |
| 2.1 光场量子化 |
| 2.2 光学参量放大器理论模型 |
| 2.2.1 量子力学的三大绘景 |
| 2.2.2 光学参量放大器的单模模型 |
| 2.2.3 光学参量放大器的多模模型 |
| 2.3 低增益自发参量过程产生的量子态的量子特性 |
| 2.3.1 量子关联光子对的收集效率 |
| 2.3.2 单通道光子的模式特性 |
| 2.3.3 宣布式单光子态的模式纯度 |
| 2.4 高增益参量过程产生的量子态量子特性 |
| 2.4.1 参量放大器的噪声及关联特性 |
| 2.4.2 正交分量测量的传统方案 |
| 2.5 级联参量放大器理论模型 |
| 2.5.1 级联参量放大器经典理论 |
| 2.5.2 级联参量放大器噪声特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于级联参量放大器的多参数联合测量 |
| 3.1 多参数联合测量经典极限 |
| 3.2 级联参量放大器的输出特性研究 |
| 3.2.1 量子密集编码方案 |
| 3.2.2 单臂调制的非线性干涉仪实现多参数测量 |
| 3.2.3 基于正交分量联合测量法实现任意分量测量 |
| 3.3 多参数测量的海森堡极限 |
| 3.4 量子增强的多参数测量的简要实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 优化量子资源的位相测量 |
| 4.1 双臂调制的非线性干涉仪 |
| 4.1.1 双臂调制的非线性干涉仪的单端口测量 |
| 4.1.2 双臂调制的非线性干涉仪的联合测量 |
| 4.2 非线性干涉仪用于位相信号测量的实验验证 |
| 4.3 量子资源守恒原则 |
| 4.4 两正交分量测量的精度极限 |
| 4.4.1 双参数估计问题和Holevo Cramér-Rao bound的计算方法 |
| 4.4.2 双模压缩态的测量极限分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高增益参量放大器辅助的连续变量纠缠测量 |
| 5.1 连续变量纠缠态的传统测量法 |
| 5.2 相敏参量放大器作为新型HD用于纠缠测量 |
| 5.2.1 简并相敏放大器测量光场的噪声起伏 |
| 5.2.2 非简并相敏放大器测量光场的不可分离度 |
| 5.2.3 新型平衡零拍探测器的优缺点 |
| 5.3 相敏放大器辅助平衡探测的纠缠测量 |
| 5.3.1 相敏放大器双输出口的联合测量 |
| 5.3.2 相敏放大器单输出口的纠缠测量 |
| 5.3.3 探测损耗对PSA辅助平衡探测装置测量结果的影响 |
| 5.3.4 新型纠缠测量装置的优缺点 |
| 5.4 纠缠测量的多模理论 |
| 5.4.1 脉冲光泵浦参量放大器产生多模EPR纠缠态 |
| 5.4.2 传统测量法测量EPR纠缠态的多模理论 |
| 5.4.3 相敏放大器辅助平衡探测方案的多模理论 |
| 5.5 实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 级联参量放大器调控频谱关联实现纯态光子源 |
| 6.1 基于级联参量放大器实现调控频谱理论 |
| 6.2 基于二级参量放大器的偏振纠缠源 |
| 6.2.1 偏振纠缠源的实验装置 |
| 6.2.2 实验过程和结果 |
| 6.3 基于三级参量放大器的关联光子对源及宣布式单光子源 |
| 6.3.1 三级参量放大器光子对源的特性分析 |
| 6.3.2 关联关联光子对源制备实验 |
| 6.3.3 Hong-Ou-Mandel干涉实验 |
| 6.4 热场强度关联函数修正实验 |
| 6.4.1 独立多时间模式热场干涉理论简介 |
| 6.4.2 四波混频热场强度关联函数修正实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 级联参量放大器实现调控频谱的影响因素分析 |
| 7.1 损耗对级联参量放大器产生光子态影响的理论分析 |
| 7.1.1 低增益级联参量放大器产生的光子态 |
| 7.1.2 级间损耗对光子态影响的理论 |
| 7.1.3 输出场主要参数的变化分析 |
| 7.2 级联参量放大器级间损耗影响的模拟分析 |
| 7.2.1 级间损耗对收集效率的影响 |
| 7.2.2 级间损耗对模式纯度的影响 |
| 7.2.3 级间损耗对宣布式单光子态强度关联函数的影响 |
| 7.3 各系统参数比较 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 论文工作总结 |
| 8.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、高效率高安全度连续变量量子保密通讯（论文参考文献）
- [1]纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究[D]. 杜珊娜. 山西大学, 2021(01)
- [2]基于原子系综四波混频过程实现量子信息协议[D]. 娄彦博. 华东师范大学, 2021(12)
- [3]量子物联网的密钥资源分配机制研究[D]. 孟祥宇. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于极化码纠错的Slice协商算法研究[D]. 王宏洁. 北京邮电大学, 2020(05)
- [5]基于FPGA的高速连续变量量子密钥分发后处理技术的研究[D]. 杨申申. 山西大学, 2020(08)
- [6]光量子存储及噪声特性的实验研究[D]. 冯啸天. 华东师范大学, 2020(02)
- [7]两方量子密钥协商协议的设计与分析[D]. 王茂峰. 北京工业大学, 2020(06)
- [8]基于量子身份认证的连续变量量子隐写协议设计与分析[D]. 江雷鸣. 南京信息工程大学, 2020(02)
- [9]远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究[D]. 刘文元. 山西大学, 2020(12)
- [10]级联光纤参量放大器量子特性及应用的理论与实验研究[D]. 李嘉敏. 天津大学, 2020(01)