量子保密通信中若干电子学部件的研究

发布时间：2020-05-31 11:28

【摘要】：量子保密通信是量子信息学的一个重要研究分支,也是当前量子信息学中最具有实用价值的一门新兴技术。相比经典通信而言,量子保密通信有其无法比拟的优势。当前,信息的安全与保密已经紧密影响到每个人生活的方方面面,甚至是关系到一个国家政治、军事与经济的重要战略资源。量子保密通信的绝对安全、防止被窃听,使其迅速成为各国争相研究的热点,并已从理论研究进入到规模化应用的前期阶段。因此,对量子保密通信中核心关键器件的研发十分重要。本文依托于云南省重大科技专项计划“量子保密通信关键技术研究与开发”项目,对量子保密通信中若干电子学部件进行了研究,重点研究了同步光驱动电路、信号光驱动电路及单光子探测器驱动电路,为项目中单光子探测器的研发及其在量子保密通信系统中的应用提供支撑。本文对光电探测器PIN光电二极管和APD雪崩二极管的探测原理进行了对比分析,设计了同步光驱动电路、信号光驱动电路及三种模式的单光子探测器驱动电路。重点介绍了门控盖革模式单光子探测器驱动电路光电转换模块、前置放大器、脉宽调节模块、延时模块、滤波模块、波形整形模块的设计。论文还介绍了高速PCB设计的布局布线规则要求,对门控盖革模式单光子探测器驱动电路进行了PCB版图设计制作。本文设计了一种简单有效、低成本的门控信号调宽、调幅实现方案。最终实现了可用于40MHz计数频率下的APD单光子探测控制电路,其门控信号宽度小于5ns,上升、下降沿小于1ns,幅度0.4V-6.0V可调,延迟时间2ns-510ns可调,能够满足使用要求。
【图文】：

在传统密码体制中，信息发送方通过加密算法，将要发送的消息加密为加密逡逑文件，信息的接收方经过公共信道传输，，接收到加密文件，之后，利用解密算法逡逑将加密文件破解。加密通信系统的组成部分有：明文、密钥、密文、加密算法及逡逑解密算法。如图２．１所示为加密通信系统。传统密码体制又可分为私钥密码体制逡逑和公钥密码体制。在私钥密码体制中，信息发送方与接收方共享私钥，从而实现逡逑对信息加解密，但是通信双方所用的私钥一旦被截获或者篡改，也存在被破解的逡逑风险，因此这并不是一个安全的密码系统；在公钥密码体制中，所有人都可以知逡逑道加密密钥并使用，但是只有信息接收方掌握解密密钥。公钥密码体制最大的优逡逑点便是数字签名，这其中ＲＳＡ和ＤＳＡ［１４＇１５！＾字签名机制是最常用。近年来，伴随量逡逑子科学的深入研究，人们发现，基于ｓｈｏｉ■算法的量子计算机在理论上可以快速破逡逑解公钥密码，公钥密码体制也将不再安全。逡逑

２．．２量子保密通信逡逑基于量子力学中单个量子态不可分割复制，量子测量基失塌缩等原理，量子逡逑保密通信经多方证明，可以达到绝对保密。逡逑在量子保密通信中，量子密钥编码最常用的有ＢＢ８４协议及Ｂ９２协议。下面介逡逑绍这两种常用的编码方式。逡逑２．２．１邋ＢＢ８４邋协议逡逑ＢＢ８４协议以量子的互补性为基础，采用两种共轭基的四量子态方案，操作简逡逑单且具有无条件安全性％１８］。ＢＢ８４协议的工作过程如图２．２所示：逡逑
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312;O413;TN918

【参考文献】

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2 周扬;陈永平;;SPAD的EDA模型及其在集成淬火电路设计中的应用[J];半导体光电;2010年05期

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2 王哲;量子密钥分发系统探测效率失配下安全性研究[D];西安电子科技大学;2015年

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本文编号：2689787