基于单光子的量子双向同步身份认证协议

针对量子身份认证（QIA）存在的高效、双向、同步的需求,提出一种基于单光子的两方量子身份认证协议。首先于协议中采用了一种新型的单光子双向测量基编码方式,其次结合了Kerberos经典密码协议思想提出一种根据量子票据发起建立的认证流程。在此基础上,于认证过程中采用双向同步认证的策略。最后对量子通信和认证中存在的多种攻击方式进行概率计算和安全性分析,并同时试图将协议由两方推及到多方。研究结果与新型编码策略的基于制备-测量的量子身份认证相比,提出了一个完整的、防止用户抵赖的双向同步身份认证协议,并给出了将协议扩展到多方通信的参考原则。从结论上来看,所提方法提高了量子认证理论的高效性,支持了量子通信协议与经典协议的结合和借鉴的新的可能,实现了理论上不可抵赖的双方同步认证流程。     

基于模板的光辐射分析攻击*

根据密码芯片光辐射的数据相关性,将模板攻击运用于光辐射分析攻击中。利用时间相关单光子计数技术搭建了光辐射分析实验平台,对基于模板的光辐射分析攻击进行分析,通过对光辐射迹进行模板刻画、构建策略和匹配方法的讨论,结合密码芯片光辐射的数据相关性,采用基于光辐射汉明重量模型的方法进行模板构建,并选取高级加密标准(AES)加密算法第一轮加密的S盒输出作为攻击点,成功实施基于模板的光辐射分析攻击。     

光子计数激光测深系统

设计了一套基于光子计数探测体制的激光雷达水深探测系统,该系统工作波长为532 nm,单脉冲激光能量为0.5 J,脉冲宽度为400 ps,激光重频为10 kHz,单光子探测器死时间为22 ns,时间间隔分辨率为50 ps。首先介绍了光子计数探测体制激光雷达用于水深探测的基本原理及其相对于传统机载激光测深雷达的优越性;然后分析了水底回波信号产生的平均光电子数与系统单脉冲激光能量的关系,从而理论求取出该系统的极限测深能力为3.7 m左右。最后进行了外场实地试验,对所获激光雷达点云数据进行滤波和解算,成功测得了透明盘深度为1.2 m的浑浊水体深度为2 m以内的水下信息。     

基于APD线列的单光子探测计数研究

单光子探测系统可以对单个光子进行探测;探测系统含有探测部分、淬灭电路部分和计数部分;探测部分主要由工作在盖革模式下的雪崩光电二极管组成;在盖革模式下的雪崩光电二极管发生雪崩后不能自然停止,淬灭部分主要为了主动抑制雪崩电流,快速降低雪崩电压,以达到提高探测效率,降低错误计数的目的;APD线列产生多个光子脉冲信号,计数部分的主要功能是对多路光子脉冲信号进行计数、显示并且可以控制每路APD的比较电压,保证每路APD淬灭电路的正常工作。     

基于APD的气体拉曼单光子探测器设计

根据拉曼散射光的特点,选用一种由硅雪崩光电二极管（APD）组成的多像素倍增器件作为光电转换器,设计了一套单光子探测器。为降低探测过程的噪声,探测器部分设计有低纹波偏压、恒温控制和快速雪崩抑制模块,并配有用于雪崩特性研究的测试模块,并通过调整电路参数优化探测性能。测试结果表明：探测器具有响应灵敏度高、分析速度快、体积小巧、功耗低等特点,适合在气体拉曼分析系统中使用。     

实用第一 智慧密集

紫外光子探测芯片“神眼”可探雾霾 南京大学电子科学与工程学院陆海教授的研究团队,研发出了号称世界上最小的“紫外光子探测芯片”．能在卫星上侦测地面雾霾。而该团队还研发了更加灵敏神奇的碳化硅紫外单光子探测器．甚至可以用于警戒敌方导弹来袭。这个芯片是个“神眼”“光子”是光的最小能量量子。     

基于蒙特卡罗的星-地单光子通信仿真方法

针对星-地单光子通信研究现状和复杂系统特性,提出一种运用蒙特卡罗方法研究星-地单光子通信全链路仿真过程的方法。基于离散事件仿真器构建星-地单光子通信的全链路仿真系统,采用蒙特卡罗方法对单光子通信过程进行大量模拟计算,得到准确的统计分析结果。仿真考虑了多种影响因素,对系统的关键性能参数做出综合、准确的评价,为系统的设计和优化提供依据,验证蒙特卡罗仿真在单光子通信系统中的可用性。     

变水头流量标准装置水柜产生漩涡的数值模拟与分析

目前一般使用静态容积检定流量仪表,但这种方法建立在定常流动的基础上而且存在测量结果不确定等局限。为研究自由表面漩涡生成与演化过程对变水头标准装置的不确定度影响情况,采用流体体积法结合大涡模拟法,在Ansys+Workbench+FLUENT数值仿真软件平台环境下再现了自由表面漩涡发展过程的典型流态,并根据其特点选取4个典型阶段,并对其中B型和D型的径向速度、切向速度及轴向速度沿水柜半径方向的变化情况进行重点分析。最终得出涡量向涡核中心集聚导致水柜产生漩涡现象以及当水位下降到水柜高度的21.4%左右时自由液面开始出现下凹现象。     

量子随机数高斯噪声信号发生器

现有的高斯噪声信号发生器都是采用数学计算的方式生成随机数的,这种方式不能实现真正的随机信号,与实际噪声信号不符。本文提出基于量子随机数的高斯噪声信号发生器,通过单光子探测器对选择路径的光子信号的探测作为随机数的来源,实现基于真随机的高斯噪声信号发生器。将得到的随机数经过WGN高斯算法处理得到高斯噪声信号,在FPGA中使用verilog语言实现。对产生的噪声信号进行幅度谱和功率谱分析,结果表明产生的噪声信号幅度值在0～255之间变化,幅度谱服从高斯分布,噪声信号的功率谱在20dB上下均匀波动,服从均匀分布,满足高斯白噪声的特性。与现有的噪声信号发生器相比,基于量子随机数的实现方式,其随机数来源清晰,能够做到真正的随机性,为实现真随机数的高斯噪声信号发生器提供了一种简易的方案。     

由单光子控制的全光晶体管问世

据物理学家组织网2013年7月4日报道，美国麻省理工学院（MIT）电子研究实验室（RLE）、哈佛大学以及奥地利维也纳技术大学的科学家们在最新一期《科学》杂志撰文指出，他们研制出了一种由单个光子控制的全光开关，新的全光晶体管有望让传统计算机和量子计算机都受益。