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半導(dǎo)體激光器

皮秒半導(dǎo)體激光器在量子通信中的應(yīng)用(下)

星之球激光 來源:中國光學(xué)光電子行業(yè)網(wǎng)2011-12-10 我要評論(0 )   

1992年,貝內(nèi)特又提出一種更簡單,但效率減半的方案,即B92方案。量子密碼術(shù)并不用于傳輸密文,而是用于建立、傳輸密碼本。根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理以及量子不可克隆...

1992年,貝內(nèi)特又提出一種更簡單,但效率減半的方案,即B92方案。量子密碼術(shù)并不用于傳輸密文,而是用于建立、傳輸密碼本。根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理以及量子不可克隆定理,任何竊聽者的存在都會被發(fā)現(xiàn),從而保證密碼本的絕對安全,也就保證了加密信息的絕對安全。最初的量子密碼通信利用的都是光子的偏振特性,目前主流的實(shí)驗(yàn)方案則用光子的相位特性進(jìn)行編碼。目前,在量子密碼術(shù)實(shí)驗(yàn)研究上進(jìn)展最快的國家為英國、瑞士和美國、中國。英國國防研究部于1993年首先在光纖中實(shí)現(xiàn)了基于BB84方案的相位編碼量子密鑰分發(fā),光纖傳輸長度為10公里。這項(xiàng)研究后來轉(zhuǎn)到英國通訊實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,到1995年,經(jīng)多方改進(jìn),在30公里長的光纖傳輸中成功實(shí)現(xiàn)了量子密鑰分發(fā)。與偏振編碼相比,相位編碼的好處是對光的偏振態(tài)要求不那么苛刻。在長距離的光纖傳輸中,光的偏振性會退化,造成誤碼率的增加。然而,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)1993年基于BB84方案的偏振編碼方案,在1.1公里長的光纖中傳輸1.3微米波長的光子,誤碼率僅為0.54%,并于1995年在日內(nèi)瓦湖底鋪設(shè)的23公里長民用光通信光纜中進(jìn)行了實(shí)地表演,誤碼率為3.4%。1997年,他們利用法拉第鏡消除了光纖中的雙折射等影響因素,使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用的方便性大大提高,被稱為“即插即用”的量子密碼方案。美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室,創(chuàng)造了目前光纖中量子密碼通信距離的新紀(jì)錄。他們采用類似英國的實(shí)驗(yàn)裝置,通過先進(jìn)的電子手段,以B92方案成功地在長達(dá)48公里的地下光纜中傳送量子密鑰,同時(shí)他們在自由空間里也獲得了成功。1999年,瑞典和日本合作,在光纖中成功地進(jìn)行了40公里的量子密碼通信實(shí)驗(yàn)。在中國,中科院物理所于1995年以BB84方案在國內(nèi)首次做了演示性實(shí)驗(yàn),華東師范大學(xué)用B92方案做了實(shí)驗(yàn),但也是在距離較短的自由空間里進(jìn)行的。1997年,中國科大潘建偉在世界上首次成功地實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳送。2000年,中科院物理所與研究生院合作,在850納米的單模光纖中完成了1.1公里的量子密碼通信演示性實(shí)驗(yàn)。2003年中國科大潘建偉在世界上首次成功實(shí)現(xiàn)了自由量子態(tài)隱形傳輸以及糾纏交換;首次實(shí)現(xiàn)了未來長程量子通訊的關(guān)鍵器件——糾纏態(tài)等很多理論和實(shí)踐上的突破,在多光子糾纏操縱方面在國際上處于領(lǐng)先地位。2005年底,中國科大郭光燦等在國際上首次解決了量子密鑰分配過程的穩(wěn)定性問題,經(jīng)由實(shí)際通信光路實(shí)現(xiàn)了125公里單向量子密鑰分配,成為迄今國際上公開報(bào)道的最長距離的實(shí)用光纖量子密碼系統(tǒng)。

量子力學(xué)的研究進(jìn)展導(dǎo)致了新興交叉學(xué)科——量子信息學(xué)的誕生,為信息科學(xué)展示了美好的前景。人類在20世紀(jì)能夠精確地操控航天飛機(jī)和搬動單個(gè)原子,但卻未能掌握操控量子態(tài)的有效方法。在21世紀(jì),人類應(yīng)積極致力于量子技術(shù)的開發(fā),推動科學(xué)和技術(shù)更迅速地發(fā)展。

 

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