《未來的信息技術(shù)》ppt課件-文庫吧
2025-04-20 00:05 本頁面
【正文】 特 ” 與 “ 比特 ” 有 何區(qū)別？ 一、引言 量子信息： 以光子的量子態(tài)表征信息 如約定光子偏振態(tài)，圓偏振代表“ 1”，線偏振代表“ 0”（每個(gè)脈沖均有一個(gè)光子）。 0 1 0 1 0 1 0 偏振態(tài) 經(jīng)典比特 一、引言 單光子干涉 D1 D2 單光子 分束器 光電探測器 上 下 ? ?下＋上21?? 量子態(tài)有何特殊性質(zhì)？ 一、引言 一則漫畫 一、引言 量子信息過程遵從量子力學(xué)原理，于是可實(shí)現(xiàn)經(jīng)典信息無法做到的新信息功能。 如 : 量子密碼 量子通信網(wǎng)絡(luò) 量子計(jì)算 等等 。 一、引言 量子不可克隆定理： 不存在物理過程可精確地復(fù)制任意量子態(tài)。 量子克隆機(jī) A B A B ?????量子密碼安全性的基礎(chǔ) ?量子信息提取不可逾越的障礙 一、引言 薛定諤貓 一、引言 A EPR粒子對 B 非局域性： 對 A（或 B）的任意測量必然會影響 B（或 A）的量子態(tài)，不管 A和 B分離多遠(yuǎn)。 量子糾纏態(tài) ? ??????? 21AB?A－ B構(gòu)成“量子通道” 。 EPR效應(yīng) 一、引言 量子信息技術(shù) 量子密碼 量子因特網(wǎng) 量子計(jì)算 目 錄 一、引言－ 后莫爾時(shí)代的新技術(shù) 二、量子密碼 三、量子因特網(wǎng) 四、量子計(jì)算 五、量子信息基礎(chǔ)理論 六、結(jié)論 二、量子密碼 軍事指揮系統(tǒng)的保密通 信 量子網(wǎng)絡(luò)路由器 網(wǎng)絡(luò)主會場 網(wǎng)絡(luò)分會場 A 網(wǎng)絡(luò)分會場 B 二、量子密碼 網(wǎng)絡(luò)政務(wù) 二、量子密碼 遠(yuǎn)程授權(quán)與網(wǎng)絡(luò)合同 經(jīng)典密鑰分配 基于私鑰的保密通信 二、量子密碼 基于公鑰的保密通信 二、量子密碼 經(jīng)典密鑰分配 二、量子密碼 量子密鑰分配 二、量子密碼 量子密鑰分配 二、量子密碼 A. 以單光子 (量子 )攜帶信息 , 不怕敵人分取信息 。 B. 量子不可克隆定律保證敵人不可能拷貝信息。 —— 物理層面的安全性 （ B92）方案； B. EPR方案 ； 二、量子密碼 偏振態(tài)編碼 1 0 Alice Bob 二、量子密碼 光子相位量子態(tài) 單光子干涉 單光子探測器 D1 D2 單光子 分束器 上 下 ? ?下＋上21?? 二、量子密碼 相位編碼方案 (BB84協(xié)議） D1 D2 相位調(diào)制器 相位調(diào)制器 Alice安全區(qū) Bob安全區(qū) 二、量子密碼 光子偏振態(tài)代表 0,1兩組基共四個(gè)不同的偏振態(tài) 例如： 線偏振基（水平、垂直） 圓偏振基（左旋、右旋） Alice 隨機(jī)選送四個(gè)態(tài)中的任意一個(gè) , Bob隨機(jī)選任意一組基測量 BB84方案 ?偏振編碼 二、量子密碼 隨機(jī)選擇一組偏振基同步測量 （只 Bob知道） Alice測量到光子用的偏振基（不是態(tài)） Bob那些選擇是正確的 0、 1 BB84方案 ?偏振編碼 二、量子密碼 以 MZ干涉儀分配密碼 第一組基： 0， ?； 第二組基： ?/2， 3 ?/2 （水平、垂直偏振） （左，右圓偏振） 優(yōu)點(diǎn)：不受途中外界干擾影響 1. 可能的傳輸距離遠(yuǎn)； 2. 長期穩(wěn)定性好； 3. 抗干擾力強(qiáng)。 BB84方案 ?相位編碼 二、量子密碼 窄帶激光光衰減器普通 dB分束器偏振無關(guān)相調(diào)制器普通 dB分束器普通 dB分束器普通 dB分束器偏振無關(guān)相調(diào)制器單光子探測器1單光子探測器2干線光纜室內(nèi)：英國人 122公里；日本人（測試） 150公里 雙不等臂 MZ干涉儀方案 二、量子密碼 英國 （ 122公里， 2022年 4月）； 日本 （ 150公里，測試） 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)結(jié)果 二、量子密碼 0公里 50公里 25公里 75公里 雙不等臂 MZ的不穩(wěn)定性 二、量子密碼 單光子探測器1單光子探測器2衰減器1550n m激光器環(huán)行器dB分束器相位調(diào)制器偏振分束器干線光纜相位調(diào)制器分束器Pin 二極管衰減器光子存儲線法拉第反射鏡日本人 100公里（室內(nèi)）；瑞士人 67公里（通訊線路） 法拉第反射鏡往返式方案 二、量子密碼 （ 1）瑞士（日內(nèi)瓦湖底 67公里，實(shí)際通訊線路） 二、量子密碼 （ 2）日本 （ 100公里， NEC 2022，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)） 二、量子密碼 世界上第一臺商用量子密碼機(jī) NAVAJO 二、量子密碼 光纖量子密鑰分配實(shí)用化研究遇到的關(guān)鍵性問題： ?往返式 MZ干涉儀，穩(wěn)定但不安全 (可用木馬光子竊聽而不被發(fā)現(xiàn) ) ?單向式 MZ干涉儀，安全但不穩(wěn)定。 我們設(shè)計(jì)了一種新型方案，既安全 (單向 )，又穩(wěn)定。 (申請發(fā)明專利 ) 二、量子密碼 穩(wěn)定性 （測試距離 175公里） 條紋長期穩(wěn)定 相位緩慢漂移 二、量子密碼 極限傳輸距離 二、量子密碼 三代核心裝置 2022 2022 2022 二、量子密碼 光纜線路圖 二、量子密碼 二、量子密碼 二、量子密碼 二、量子密碼 天津 — 發(fā)射端系統(tǒng)圖 1550激光器 1530激光器 100M光端機(jī) CWDM 波分復(fù)用器 計(jì)算機(jī) 可調(diào)衰減器 光學(xué)調(diào)制器 光纜干線至北京 (量子信道 ) 光纜干線至北京 (經(jīng)典信道 ) 光環(huán)行器 二、量子密碼 北京 — 接收端系統(tǒng)圖 同步信號探測器 100M光端機(jī) CWDM 波分復(fù)用器 計(jì)算機(jī) 單光子探測器 光學(xué)調(diào)制器 至天津光纜干線 (量子信道 ) 至天津光纜干線 (經(jīng)典信道 ) 光環(huán)行器 二、量子密碼 解決了相位編碼量子密鑰分配系統(tǒng)在實(shí)際通信線路中的長期高穩(wěn)定度運(yùn)行問題； 使用較少（一對光纖線路）的光纜線路資源實(shí)現(xiàn)了量子密鑰分配與加密圖像信號的傳輸； 本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明： 125公里范圍內(nèi)的實(shí)際光纜線路量子保密通信的關(guān)鍵性技術(shù)障礙已經(jīng)全部克服！ 目 錄 一、引言－ 后莫爾時(shí)代的新技術(shù) 二、量子密碼 三、量子因特網(wǎng) 四、量子計(jì)算 五、量子信息基礎(chǔ)理論 六、結(jié)論 三、量子因特網(wǎng) 量子通信按 量子通道 可分為兩類： （ 1） 恒等變換通道 如光纖，在理想場合，量子比特在傳送過程不發(fā)生變化，即保真度為 1。 （ 2） 量子糾纏通道 通信雙方或多方共享處于糾纏態(tài)的粒子，并同時(shí)使用經(jīng)典通信和局域操作來實(shí)現(xiàn)信息傳送。 三、量子因特網(wǎng) 量子通信網(wǎng)絡(luò) 比起現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)有顯著優(yōu)越性： 保密性強(qiáng)，集信息處理與傳送為一體，通信復(fù)雜度降低等。 量子處理器 量子信息源 量子通信網(wǎng)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1