《量子通信与量子密码实验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《量子通信与量子密码实验研究（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学博士学位论文量子通信与量子密码实验研究姓名：陈腾云申请学位级别：博士专业：原子分子物理指导教师：潘建伟;杨涛20060501摘要量子信息是量子物理与信息科学相结合，发展起来的新学科。由于它具有经典信息无法比拟的优势和前景，近年来受到了广泛的注意和发展。量子信息主要包括量子通信和量子计算两个领域。量子计算的研究对象是量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。量子通信的研究对象是量子密码，量子隐形传态，还有解决远距离量子通信的技术等。量子物理产生量子信息，量子信息反过来也促进量子物理学的反展。本文内容主要针对量子密码和实用量子中继技术，展开的研究，并介绍实验验证量子物理学与定域实在论
2、矛盾的结果。为了解决量子传输时候的衰减和退相干，出现了量子中继技术。但实用的量子中继技术，需要解决纠缠同步问题。用激光束分束的办法，会导致同步纠缠对的数量随节点数指数下降。我们采用被动同步的办法，让两立的钛宝石飞秒激光器同步起来，作为纠缠源的甭浦源，得到了同步的纠缠源。同时我们测量了C H S H 不等式，严格实验证明量子物理的正确性。保密一直是人们关心的课题，特别在军事上。而愈演愈烈的商业竞争领域，保密也成为必不可少的环节。经典的密码，随着量子计算时代的到来，都将不那么保险。由量子力学原理保证安全性的量子密码，成为人们唯一的选择。本文作者实验实现了克服自由空间量子通信过程中，空气扰动带来的集
3、体旋转噪声的量子密码。该密码方案还可适用于庭予通信与最子! 荆玛实验研究国有相对旋转的物体之间的通信，例如，地面与其上空盘旋的飞机之间的通信。本文作者还实验实现了克服光纤双折射和环境变化带来联合噪声的不需要校正参考系的量子密码，不管环境如何恶劣，通信双方都能成功完成通信。这些密码方案，将成为未来量子通信的选择。A b s t r a c tQ u a n t u mi n f o r m a t i o ni sac r o s s e ds u b j e c tf r o mq u a n t u mp h y s i c sa n di n f o r m a t i o ns c i
4、e n c e B e c a u s eo ft h es u p e r i o ra d v a n t a g ea n dt h eb r i g h tf u t u r e ，q u a n t u mi n f o r m a t i o nh a sa t t r a c t e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o na n dd e v e l o p e dal o tQ u a n t u mi n f o r m a t i o ni sc o m b i n e do fq u a n t u mc o m m u n i c a
5、 t i o na n dq u a n t u mc o m p u t a t i o n W h a tq u a n t u mc o m p u t a t i o nc o n c e r na r eq u a n t u mc o m p u t e ra n dq u a n t u ma l g o r i t h ms u i t a b l ef o rq u a n t u mc o m p u t e r T h em a i np a r t so fq u a n t u mc o m m u n i c a t i o na r eq u a n t u mc
6、 r y p t o g r a p h y ，q u a n t u mt e l e p o r t a t i o n ，l o n g d i s t a n c eq u a n t u mC O I n m u n i c a t i o na n dS Oo n Q u a n t u mi n f o r m a t i o ni sd e r i v e df r o mq u a n t u mp h y s i c s ，w h i l ei ta l s od e v e l o p sq u a n t u mp h y s i c s T h ec o n t e
7、n to ft h et h e s i si sa b o u tt h er e s e a r c ho ft w ok i n d so fq u a n t u mc r y p t o g r a p h ya n dan e c e s s a r yt e c h n i q u ef o rq u a n t u mr e p e a t e rA l s ot h et h e s i ss h o w st h er e s u l to fo u re x p e r i m e n ta b o u tt h ec o n t r a d i c t i o nb e
8、 t w e e nq u a n t u mp h y s i c sa n dl o c a lr e a l i t yt h e o r yI no r d e rt os o l v et h ea t t e n u a t i o na n dd e c o h e r e n c ep r o b l e mo fl o n g - d i s t a n c eq u a n 。r u mc o m m u n i c a t i o n ，t h et e c h n i q u eo fq u a n t u mr e p e a t e ra p p e a r e d
9、 T or e a l i z eaq u a n t u mr e p e a t e r ，s y n c h r o n i z a t i o no fi n d e p e n d e n te n t a n g l e dp h o t o ns o u r c e si sn e e d e dT os p l i tas i n g l ep u m pl a s e rp u l s ei nNb e a m sa n dd i s t r i b u t et h e mt oe a c hs e g m e n tw i l lc a u s et h en u m b
10、 e ro ft h es y n c h r o n i z e de n t a n g l e dp h o t o np a i r se x p o n e n t i a l l yd e c r e a s ew i t ht h en u m b e ro fs e g m e n t s W es y n c h r o n i z e de n t a n g l e dp h o t o ns o u r c ep u m p e db yt w oi n d e p e n d e n tT i ：s a p p h i r el a s e r su s i n gp
11、 a s s i v es y n c h r o n i z a t i o nt e c h n i q u e A tt h es a m et i m e ，w em e a s u r e dt h eC H S Hi n e q u a l i t ya n dp r o v e ds t r i c t l yt h a tq u a n t u m1 V景：予通信与鼠予密码实验 i J l ： 4 t ip h y s i c si sc o r r e c tS e c u r i t yi st h ep r o b l e mw h i c hi sm u c hc o
12、n c e r n e d ，e s p e c i a l l ym i l i t a r y S e c u r i t yi sa l s oav e r yi m p o r t a n ti n g r e d i e n ti nt h ef u r i o u sc o m p e t i t i o no ft h ec o m m e r c e W i t ht h ea p p e a r a n c eo fq u a n t u mc o m p u t e r , t h ec l a s s i c a lc r y p t o g r a p h yw o n
13、 tb es e c u r ea sb e f o r e Q u a n t u mc r y p t o g r a p h yw h o s es e c u r i t yi sg u a r a n t e e db yq u a n t u mp h y s i c sb e c o m e st h eo n l yc h o i c e T h ea u t h o re x p e r i m e n t a l l yr e a l i z e dq u a n t u mc r y p t o g r a p h yw h i c hc a no v e r c o m
14、 et h ec o l l e c t i v er o t a t i o nn o i s ec a u s e db yt h ef l u c t u a t i o no ft h ea t m o s p h e r ei nt h ef r e es p a c eq u a n t u mc o m m u n i c a t i o n S o m e t i m e si tc o u l dw e l lb et h ec a s et h a tt h et w op a r t i e dh a v ear e l a t i v ei n s t a n t a
15、n e o u sr o t a t i o n ，f o re x a m p l e ，t h ek e yd i s t r i b u t i o nb e t w e e nas w i n g i n ga i r p l a n ea n dt h ee a r t h T h ea u t h o ra l s oe x p e r i m e n t a l l yr e a l i z e dq u a n t u mc r y p t o g r a p h yw i t h o u ts h a r e dr e f e r e n c ef r a m ew h i
16、c hc a na v o i db i r e f r i n g e n c ee f f e c ti no p t i c a lf i b e ra n dt h ec o l l e c t i v en o i s eo ft h ee n v i r o n m e n t C r y p t o g r a p h yw i l lb ep r o d u c e dn om a t t e rh o wt h ee n v i r o n m e n tc h a n g e s T h e s es c h e m ew i l lb et h ec h o i c e so fq u a n t u mc o m m u n i c a t i o ni nt h ef u t u r e第一章绪论量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。它是2 0 世纪人类文明发展的一个重大飞跃，量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与技术发明，核能、激光、半导体等与现代社会发展息息相关的科技，
