【摘要】：量子通信是一門使量子力學(xué)理論基礎(chǔ)與信息科學(xué)相融合而產(chǎn)生的新型交叉學(xué)科。它具有理論上的無條件安全性。隨著點(diǎn)到點(diǎn)量子通信實(shí)驗(yàn)的成功,量子網(wǎng)絡(luò)更深一步的發(fā)展已經(jīng)日益成為科研工作者們關(guān)注的問題。然而由于量子獨(dú)有的特性導(dǎo)致量子中繼與量子路由器實(shí)現(xiàn)困難,進(jìn)而導(dǎo)致量子多用戶通信網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)存在問題,并且這些難題的解決需要采用與經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)不同的技術(shù)方案。本文主要研究與討論的問題就是量子多用戶通信網(wǎng)絡(luò)中所采用的交換技術(shù)。論文首先介紹了量子通信基本概念以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并說明了量子通信網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景。之后闡述了量子通信的理論基礎(chǔ),包括量子力學(xué)基本假設(shè)、量子力學(xué)基本特性、量子信息基本概念以及量子密鑰分發(fā)。其中量子力學(xué)的五條基本假設(shè)是支持量子力學(xué)理論的根基；量子力學(xué)的基本特性中包括了海森堡不確定原理以及單量子不可克隆定理等,它們是量子通信可以無條件安全的原因；量子信息是將量子力學(xué)融入經(jīng)典通信中,提出量子比特以及量子邏輯門；量子密鑰分發(fā)是目前研究時(shí)間最長(zhǎng)、最接近實(shí)用的量子通信方式,其通信協(xié)議主要包括BB84協(xié)議以及B92協(xié)議等。在此之后,我們對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)進(jìn)行了研究。首先描述了量子通信網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),包括量子通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架以及網(wǎng)絡(luò)中的多址技術(shù)；其次,我們介紹了目前量子通信網(wǎng)絡(luò)中最為常用的空分交換技術(shù),以及適用于小規(guī)模用戶互聯(lián)的波分交換技術(shù)與基于量子交換門的交換技術(shù)；最后,在經(jīng)典通信中光突發(fā)交換的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)提出了一種光量子突發(fā)交換技術(shù),并給出其結(jié)構(gòu)框圖,對(duì)其網(wǎng)絡(luò)中的輸入／輸出邊緣節(jié)點(diǎn)、核心節(jié)點(diǎn)的功能進(jìn)行了詳細(xì)地闡述,并在第三章最后,簡(jiǎn)要介紹了經(jīng)典-量子信道復(fù)用技術(shù)中的較遠(yuǎn)波長(zhǎng)隔離方案與同波段傳輸方案,用以解決光量子突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典信道與量子信道不易復(fù)用的問題。在這之后,介紹了量子交換機(jī)的結(jié)構(gòu)與改進(jìn)。首先建立了一個(gè)控制與傳輸相分離的三層量子通信網(wǎng)絡(luò)模型,基于此模型,給出了量子交換機(jī)結(jié)構(gòu)框圖與實(shí)現(xiàn)示意圖；之后介紹了量子交換機(jī)的控制部分,給出交換控制程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),并通過在呼叫連接模塊中加入身份認(rèn)證功能,對(duì)量子交換的安全性機(jī)進(jìn)行了改進(jìn),對(duì)改進(jìn)后的量子交換機(jī)的性能進(jìn)行了一定的分析。論文最后,對(duì)所做工作進(jìn)行了總結(jié),并且對(duì)光量子突發(fā)交換以及量子交換機(jī)在未來的發(fā)展提出了展望。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN918;O413
【圖文】：

與經(jīng)典保密通信不同，量子密鑰分發(fā)的安全性是利用海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理Ｐ巧口量逡逑子態(tài)不可克隆定理Ｗ，將量子態(tài)作為信息的載體，對(duì)要傳送的信息進(jìn)行加密與解密，逡逑并使信息在經(jīng)典信道上進(jìn)行傳輸。其原理模型如圖１．１所示。逡逑＾邐l捰叩倫皴危掊義蟴@~旇罄礤謂貝Y處透逡逑Ａ邐Ａ逡逑簽加邐解豎逡逑端密邐密邋端逡逑肝１邐＊子_┳窆�、辶x希懾澹煎危繡危迃哄義希椋擼懾蔚鼻運(yùn)璐駑義希弊猶１稿危螌P子調(diào)量逡逑Ｎ生’壀誤逡逑解黯，逡逑田敝棄化巧逡逑１信逡逑竊聽者逡逑圖１．邋１量子密鑰分發(fā)模型逡逑在此過程中，由于受海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理的影響，協(xié)議模型中的竊聽方只能Ｗ逡逑一定概率獲取所截獲的信息，而這種截獲將會(huì)導(dǎo)致量子態(tài)的改變，從而引起誤碼逡逑２逡逑

由之前所述，并且參考光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)是由邊緣節(jié)點(diǎn)、核逡逑也節(jié)點(diǎn)及ＷＤＭ光纖鏈路Ｈ部分組成的光量子突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)。ＯＱＢＳ網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逡逑框圖如圖３．１６所示。逡逑３７逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張忠理;基于BB84協(xié)議相位編碼的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2742926