全光纖量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制技術研究.pdf

1、隨著因特網(wǎng)成為人類生活重要一部分，它的可靠性也變得越來越重要?；诹孔恿W基本原理——不確定性原理與單量子態(tài)不可克隆定理的量子密鑰分發(fā)在實現(xiàn)絕對安全通信方面具有無可比擬的優(yōu)越性，正受到人們越來越多的關注。隨著量子密鑰分發(fā)相關技術的研究深入，人們期待能在工程上實現(xiàn)量子保密通信，那么保持系統(tǒng)的高穩(wěn)定性是實現(xiàn)商用量子保密通信的必然要求。
　　 本文研究的內(nèi)容主要分為兩個部分：第一是量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；第二部分重點介紹自行研制

2、的基于USB和FPGA的量子密鑰分發(fā)電子控制系統(tǒng)及相關技術實現(xiàn)，并詳細介紹了利用高速高頻模擬開關實現(xiàn)相位調(diào)制器驅動電路的設計開發(fā)。
　　 首先介紹密碼學的概念、現(xiàn)代密碼體制的安全性和目前國際上關于量子密鑰分發(fā)技術研究的走向。接著詳細介紹量子密鑰分發(fā)的實現(xiàn)原理、主流協(xié)議及量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡的最新研究成果。
　　 第三章首先闡述了影響量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，然后對采用Mach—Zehnder干涉儀和基于改進干涉環(huán)結構的“

3、Plug&Play”系統(tǒng)和Sagnac環(huán)系統(tǒng)采用相位編碼實現(xiàn)長距離傳輸?shù)膶嶒炏到y(tǒng)從溫度、偏振等方面對系統(tǒng)誤碼率的影響做了分析。
　　 第四章重點為量子密鑰分發(fā)控制技術的實現(xiàn)，提出實現(xiàn)相位調(diào)制器驅動電路一種設計方案和基于USB的系統(tǒng)總控制技術。此驅動電路滿足一定實驗要求；輸出電壓脈沖脈寬可達10ns以下并在20ns-200ns之間實現(xiàn)可調(diào)，電壓在0.0V-20.0V之間可調(diào)，波紋峰值抖動在百分之一以內(nèi)；從理論及實驗上對實驗方案的可

4、行性及可靠性進行了驗證，可用于量子密鑰分發(fā)實驗研究工作中。通信雙方的控制系統(tǒng)實現(xiàn)分硬件和軟件兩部分，硬件方面主要包括USB接口、FPGA主控芯片、調(diào)相和電源電壓轉換電路和數(shù)字脈沖延時電路。采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA作為核心功能芯片，利用QuantusⅡ進行硬件設計、VHDL語言編程，最終將生成的PCB圖送廠家成產(chǎn)加工焊接，結果在軟件控制下能很好的運用到量子密鑰分發(fā)實驗系統(tǒng)中。
　　 第五章介紹量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡的層次模型及國際上