基于量子密鑰光源與探測的部分參數(shù)優(yōu)化與器件模擬.pdf

1、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)是利用量子力學的基本原理來產(chǎn)生和發(fā)布密鑰，以解決經(jīng)典密碼學在密鑰分發(fā)方面存在的無法克服的缺陷，從而保證密鑰在發(fā)布過程中的絕對安全，進而實現(xiàn)通信雙方所交換信息的絕密。量子密鑰分發(fā)的理論、實驗研究是當前非常熱門的量子信息研究領域中的一個重要部分。 本文首先介紹了量子密鑰產(chǎn)生的歷史背景、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的關鍵技術、理論的發(fā)展、實驗的實現(xiàn)及其進展。 理想單光子源是量子密鑰分配系統(tǒng)的關鍵技術，而目前用于量子密鑰分配

2、的單光子都是激光器輸出經(jīng)過精密控制的強衰減技術得到的，平均光子數(shù)卻能影響單光子出現(xiàn)的概率，因此就有必要對最佳平均光子數(shù)進行研究。在規(guī)定的系統(tǒng)及合理的假設前提下，所謂最佳平均光子數(shù)(μ)就是能使凈化密鑰傳送速率最大化的發(fā)送脈沖所含的平均光子數(shù)。在對竊聽者的能力作出正確的評估之后，利用竊聽及防護模型，并考慮使用修正后的凈化密鑰生成速率公式來研究最佳平均光子數(shù)。計算模擬結(jié)果表明，μ=1.15提供了大約10倍于μ=0.1的系統(tǒng)凈化信息互換量，卻

3、不會對系統(tǒng)的安全性帶來任何不利的影響。 單光子探測器性能的好壞直接影響了量子保密通信系統(tǒng)的質(zhì)量和有效傳輸距離。如何選好探測器以及怎樣對探測器進行評價，就成為了關鍵因素，所以本文提出，可以利用計算機模擬的方法對APD器件進行研究，即在適當?shù)募僭O前提下，依據(jù)經(jīng)驗公式并借助于MATLAB的矩陣運算功能計算吸收漸變電荷倍增分離型雪崩光電二極管(SAGCM-APD)的電場分布，然后以此得出電子、空穴倍增系數(shù)，最后再利用這些系數(shù)及傳遞函數(shù)計