文档介绍：摘要本文首先通过当今保密通信的重要性引出了对自由空间量子密码通信的讨论,并分析了量子密码术应用于通信领域的优点,然后对其发展现状存在问题和发展前景做了讨论。之后介绍了自由空间量子密码通信的物理基础和信息学基础。最后着重对现存的自由空间量子密码通信的试验做了总结并对目前最为先进的试验方案的过滤装置和通信信道两部分提出了改进方案:取代原方案中普通滤光片,本文提出的过滤装置采用原子气过滤器,它能够更好的抑制背景光的干扰,进而提升整个系统的信噪比;通信信道应用的多入多出装置能够有效的增加信道的通信容量,并且也能够对增大整个系统的信噪比做出贡献。关键词:量子密码多入多出系统自由空间原子气过滤器
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指导翩躲尊丝磐尘月丑日作者签名:熟兰堕脾丛月当日兰竺呈年』朔..捣长春理工大学硕士虿┦学位论文原创性声明长春理工大学学位论文版权使用授权书本人郑重声明:所呈交的硕士虿┦学位论文,《自由空间量子密码通信研究》是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定’’,同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。
第一章绪论引言统,更着重于形形色色的人造可控微尺度结构——也就是人造可控量子系统。在研究量子力学对信息科学和技术的应用,产生了量子通信和量子计算这门新兴的交叉学科。大体从上个世纪年代到现在,在这个新兴广阔领域的研究过程中,不断取得辉煌得成就Ⅲ。这些成就不仅引起各国物理学家的广泛关注,而且引起了通信与计算机领域,以及国防安全专家们的高度重视。目前,一方面寻求各色各样存取量子信息的载体一一量子位和量子信息处理器。相关的实验和理论研究正在蓬勃开展。实验中的量子信息载体不仅包括自然的微观系可控量子存储器件时,必须考虑它们和传送环节的光场之间的可控祸合,以保证量子信息的有效写入和取出。这里最重要的是研究光场和人造原子系综的相互作用。在关于原子系综进行量子信息存储方面的研究,美国哈佛大学的椤虲的组‘分别实验实现了原子系综对光信号的存储。原子系综是目前国际学术界研究的热第二方面是关于量子信息的传送。目前量子通信主要以光子为信息载体,主要有极化编码方案和相位编码方案。量子通信可以区分为光纤量子通信和自由空间量子通信两个方向。由于光纤存在损耗和探测器的探测效率的局限,目前最远的光纤量子通信只能做到喙ɡ颒5孀殴庾泳宀牧系某鱿趾透咝食继讲馄鞯姆⒚鳎立光纤量子通信局域网和延长光纤量子通信距离将很快到来。而利用纠缠光子实施自由空间量子通信,其最终目标是通过卫星实现全球化量子通信。自由空间的信号衰减主要是大气对光子的吸收造成的,目前自由空间纠缠量子密码的最远距离已经突破十三公里‘。该距离超过了大气层的等效厚度,证明了低轨卫星量子通信的可行性。量子通信要求长程、高品质、高强度的纠缠光源。这需要掌握包括纠缠纯化、纠缠交换错码芯浚骼嗔孔犹未绞窖芯浚鸩酱戳⑼晟频牧孔油缋砺邸8吡度的单光子源也是量子通信,包括量子计算所必需的,国际上这方面的研究正在如火第三方面是关于量子计算机方面。目前的经典计算机受到经典物理原理的限制,已接近其处理能力的极限。而由于量子态叠加原理和量子纠缠特性,量子计算机具有经典计算机无法比拟的、快速的计算功能,所以有必要研究量子计算机。制造量子计算机的核心任务是造出可控多位量子位的量子信息处理器。这里的关键是寻求能够避免退相干、易于操控和规模华的多位量子位。这正是制约量子计算机研制进度的主要门,己有大量的人力物力投入到上面。和纠缠焊接的量子中继器技术。同时还需要展开各类量子编码来砺搿⒈艽砺搿⒎如茶的进行。
困难。液体核磁共振际跏悄壳敖醒菔拘允笛楹涂疾旎靖拍畹淖畛墒斓氖段,核磁共振计算机己经达到个量子位。但由于一些因素的制约,液体核磁共振方案很难扩展到足够多的量子位,导致其无法真正应用于实际的信息处理,对于半导体系统方案和超导系统方案,人们已经考察了一些与信息处理相关的物理体系的性质。对于离子阱方案和基于自旋的固体方案,一些单独的门操作和一些简单的算法己经实现。在利用线性光学进行量子计算方面也取得了显著的进展,己经实现了在同一个半导体量子点终进行光控制量子门。同时有几个研究小组都用线性光学实现了概率门“’。去年,维