基于信任中心的量子密钥分发增强方法

阐述了量子保密通信原理,论述了现阶段基于中继站的量子密钥分发方法的安全性,提出了基于信任中心的量子密钥分发的增强型方法,进一步提升了量子密钥分发网络的安全性。     

量子密钥分发网络结构及性能分析

根据量子密钥分发网络节点功能的不同,可以将其分为三类:由信任方节点构成的网络;由光学器件构成的网络和;由量子节点构成的网络.文章分析了这三种网络的结构,并对比了它们的性能,适用条件以及应用前景.最后提出,在现有条件下三种网络各具优势但都不够成熟,用户可以根据各自对网络的需求来选择不同的网络模型进行保密通信.     

带身份认证的四量子纠缠量子密钥分发协议

提出了采用四量子纠缠系统通过局域变换得到的一组相互正交的纠缠量子态,利用粒子间的正交性来同时完成身份证与密钥分发.正交态的一部分用于传送身份认证信息,另外一部分用于密钥分发.身份认证信息穿插于密钥序列中可有效防止中间人攻击.而且用计算机做仿真试验并与B92协议进行了比较.     

单光子双比特量子密钥分发量子误码分析

对基于偏振-相位混合调制的单光子双比特方案进行了分析和改进。建立了偏振态输入输出模型,从理论分析了光纤Mach-Zehnder(M-Z)干涉环对偏振态的影响,仿真分析了偏振基矢与快慢轴对准误差以及快慢轴相位差引入的偏振编码量子误码率(BER),进而推导出了偏振-相位混合调制的光子偏振态保持条件。偏振编码的量子误码率受到M-Z干涉仪的影响非常大。理论分析表明,偏振态的抖动不仅来源于光纤的折射率,还受到偏振态未对准光纤快慢轴的影响。给出了一些重要的偏振态保持条件。仿真表明当ρ和θ小于0.2rad,偏振态量子误码率小于0.015,当ρ和θ小于0.4rad时,偏振态量子误码率小于0.06。这对于单光子双比特的量子密钥系统的误码率(<11%)要求来说,2%～5%的误码率是能够接受的。     

量子密钥分发网络应用技术研究进展

现有的量子密钥分发网络根据其节点不同可分为三类,即由信任节点构成的网络系统、由光学节点构成的网络系统、以及由量子节点构成的网络系统.讨论了由不同节点构成的网络系统的特点,并分别指出了各自的优缺点.最后指出,一个跨越全球的量子密钥分发网络需要由这三种不同的网络系统组成.     

量子密钥分发系统的实际安全性

量子密钥分发利用量子力学原理实现通信双方之间无条件安全的密钥传输而不被未经许可的第三方所窃听。目前,单光子QKD协议,纠缠光子对QKD协议,连续变量QKD协议等在理想的光源、信道、探测模型假设下已经被证明具有无条件安全性。然而,实际QKD系统所采用的非理想实际物理器件往往不完全符合理论安全性分析中的模型假设,这将导致比较严重的安全漏洞,从而降低实际QKD系统的安全性。为了抵御实际QKD系统非理想器件所引入的安全漏洞,可以从软件上改进QKD理论安全性分析(将实际QKD系统非理想特性纳入到安全性分析理论中),或从硬件上改进实际QKD系统(增加监控模块以抵御实际QKD系统安全漏洞)。对实际QKD系统光源、信道及探测端的安全漏洞进行了全面总结并给出针对各个安全隐患的抵御措施。     

量子密钥分发系统中高精度同步方案设计

针对光纤量子密钥分发(QKD)系统中信号同步的关键问题,提出了一种光同步方案。发送方通过现场可编程门阵列（FPGA）产生一定特征的同步脉冲序列驱动同步激光器,产生的同步光和信号光耦合到一根光纤传给接收方。接收方经过高速甄别后使用高频时钟来“采样”接收到的同步脉冲序列,使得双方达到严格同步;同时经过高精度延时调整后提供给单光子探测器作为门控信号,最大限度地去除暗计数。该方案具有高精度,低成本,容错性好的特点,已经成功应用于城域量子通信网络。     

量子密钥分配系统应用技术初探

在描述了基本的点到点量子通信系统的工作机制,QKD原语分类和网络整合QKD技术特性的基础上,导出了多种QKD的使用情况.这些技术特性允许确认实现QKD的功能及安全要求,并试图在现存和未来的ICT网络中使用.     

一种嵌入式USB MiniHost系统设计与实现

设计并实现了一个嵌入式USB主机系统的硬件和软件,用于解决USB设备不能脱离PC主机的问题。并在设计的硬件和软件基础上利用嵌入式C语言编制了具有USB Host功能通用固件库。并利用这个固件库实现一个具有并口到USB接口的打印转换器。     

基于最小二乘法的相位编码QKD中的主动相位补偿

为解决相位编码的量子通讯系统中量子密钥相位漂移问题,以降低量子密钥分发(QKD),系统的误码率,克服已有算法存在的计算量大、测量精度低和复杂度高等问题,提出了基于最小二乘的主动相位补偿算法,可在单光子情况下通过扫描少量相位点,应用最小二乘法,即可获得较高精度的相位补偿。实验仿真表明,本文算法可以在较短的时间内得到相位漂移参数并进行实时主动补偿,提高了QKD系统的运行效率和性能。     

USB型指纹采集仪的设计与实现

介绍了一种新型CMOS指纹传感芯片--FPS200的性能、结构及工作原理,实现了基于FPS200芯片的USB型指纹采集仪的设计,并对设计中要注意的问题进行了具体说明.该采集仪具有自动检测指纹、上传图像快、结构简单和使用方便等特点.     

光电编码器精码信号采集与传输系统设计

为实现对光电编码器精码数据进行采集与处理,为精码信号图形细分提供数据依据,设计了以逻辑器件FPGA为核心的精码数据采集传输系统。首先设计了精码信号模数转换电路,其次设计了基于USB2.0通信协议的数据传输电路,最后完成了USB芯片固件程序、FPGA控制程序、上位机应用程序的开发。实验结果表明,该数据采集传输系统能够实现对光电编码器精码信号12位分辨力的数据采集与显示、能够实现将采集的数据快速准确上传至PC机中存储、显示及后续的图形细分处理。该数据采集传输系统可应用于光电编码器的生产和研制过程中,为高精度、高分辨力、小型化光电编码器的设计和生产提供数据依据,具有便携、易操作、直观等特点。     

USB2.0 SIE的ASIC设计与实现

简要分析了USB体系结构,参考USB2.0标准构造了USB设备芯片的通信模型.基于这个模型,对USB设备芯片的核心--串行接口引擎(SIE)进行了结构的划分和设计.所设计的SIE在FPGA上通过了硬件验证.     

USB通信技术在自动测试系统中的应用

介绍一种基于USB通信技术的自动测试系统ATS(Automatic Test System)设计方案.采用EZ-USB FX2单片机的GPIF方式建立计算机与中控FPGA的高速数据传输通道,将不同类型的测试信号经FPGA数据处理后.由相应的调理接口电路传送至测试对象完成测试功能.详细阐述并分析USB工作原理及系统软硬件设计.并结合实践测试验证该方案的可行性和通用性,该设计具有很高的实用价值和应用前景.     

基于USB-ATA接口的海量存储器的设计与实现

介绍了一种基于通用可编程接口(GPIF)的通用串行总线-高级技术配件(USB-ATA)解决方案,将普通硬盘转化为USB Mass-Storage,采用Cypress公司的 EZ-USB FX2系列芯片.该设计采用CY7C68013芯片的ATA接口,将普通硬盘转化为具有USB2.0速度的海量存储器,其灵活的接口和可编程特性简化了外部硬件的设计,提高了系统的稳定性,也有利于印制板的制作和调试.USB设备的可热插拔特性使得该系统具有便携式的特点,使用方便,无需关机重启或打开机箱进行安装.该系统实现了可编程输入输出(PIO)和超级直接存储器存取(UDMA)两种模式,实际运行效果良好,达到USB2.0的高速率传输要求.     

QKD系统中DFB激光器的可调偏置驱动

基于分布反馈式(DFB)半导体激光器的特性,为满足量子密钥分发(QKD)系统研究中对光源的多种需求,设计了一种1550 nm波长的DFB激光器的精密可调偏置驱动方案。该方案以FPGA为控制核心,用上位机软件控制输入,可给DFB激光器提供0~50 mA的精密偏置直流,从而完成光源不同发光模式间的切换,QKD系统中的多种光源需求得以满足。     

USB通信技术在自动测试系统中的应用

介绍一种基于USB通信技术的自动测试系统ATS（Automatic Test System）设计方案。采用EZ—USBFX2单片机的GPIF方式建立计算机与中控FPGA的高速数据传输通道．将不同类型的测试信号经FPGA数据处理后．由相应的调理接口电路传送至测试对象完成测试功能。详细阐述并分析USB工作原理及系统软硬件设计．并结合实践测试验证该方案的可行性和通用性,该设计具有很高的实用价值和应用前景。     

量子-经典混合光网络的密钥分配协议研究

分析了点对点量子密钥分配协议的特点,在此基础上仿真研究了不同用户数量下量子-经典混合光网络量子密钥分配协议的网络性能,同时对比了三类协议的网络部署成本。仿真结果表明,对于中小型接入网(仿真用户数为32),制备-测量协议密钥生成率最高,安全传输距离最短,纠缠光协议密钥生成率最低,安全传输距离最长;对于较大规模网络,测量设备无关协议的网络部署成本最小,是建立混合光网络的最优选择。