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找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。
找到13项技术成果数据。
找技术 >用连续变量纠缠态作为信道进行量子通信的研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为广东省自然基金项目,研究了利用连续变量量子纠缠态实现量子通信的方法。例如,怎样用一种重要的非经典态—压缩真空态构造 Bell 基并由此实现量子通信。我们还提出了制备多原子纠缠态(可用来储存量子信息)的实验方案,研究了连续变量量子纠缠态的某些特性和量子比特的非局域操控问题,分析了量子信道处于部分纠缠态对操作的影响,计算了各种情况下操作成功的概率。我们的研究结果已经引起国内外同行的重视,并有可能在今后的量子通信和信息处理中得到应用。
通用型量子通信关键器件
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
保密通信对于军事和政府部门、国家安全、金融领域等方面意义极其重大,特别是自1994年Shor算法的提出彻底打破了当前广泛使用的经典公钥密码系统的安全性。当前,唯一可行的保密通信的完全解决方案就是采取量子通信技术。随着量子通信技术的快速发展,基于量子态不可窃听、不可复制特性的安全保密通信技术和组网技术已经成为信息和通信领域的研究重点、研究热点和技术制高点。 我国在量子通信领域已经有了长足的进步,并取得了一系列世界瞩目的科研成果,尤其是在量子通信系统安全距离和传输速率方面已经达到国际领先水平,量子通信设备也已具有较高的自主化,但是,相关的核心器件仍然严重的依赖进口,随着技术的成熟和组网能力的提升,为了解决量子通信从实验室走向实际应用,并实现产业化的目标,量子通信核心器件的自主化程度急需进一步提升。本项目的设立就是为了针对部分量子通信关键器件的自主化攻关而设立的。本项目实行的过程中,将完成相关器件实验室技术向实用化技术的转化,以实现量子通信设备的完全自主化,从而彻底摆脱通信技术中重要设备受制于人的现状。 在这些关键量子器件中,通用型近红外单光子探测器是核心研发内容,也是量子通信系统和量子通信网络研发的技术制高点。 本项目的具体研发目标是研制最大工作频率为百MHz量级的集成化高速门控InGaAs/InP实用化单光子探测原型系统。这种单光子探测系统针对于通信波段-1550 nm波长的单光子探测,具有高度集成化、低暗计数、低后脉冲概率、高饱和计数率等特性,同时也具备了丰富的操作功能包括多同步信号输出、可选的外部和内部基准时钟、温度调节功能、探测效率可调、有效门控时间精密调整、逻辑死时间、友好的用户界面和接口、可选的PC远程控制功能等。 在本项目的实施过程中,我们主要展开InGaAs/InP单光子探测器的研究,通过弱雪崩信号提取技术、噪声抑制技术以及快速淬灭技术等,获得较高的计数率。在项目期间我们进一步完善百MHz量级的数据处理和同步技术,实现了可实用化的百MHz计数率单光子探测器。基于本项目研制的百MHz探测器将完全可以替代国外已有产品,达到国际领先水平。本项目研制出的集成化、小型化的百 MHz近红外单光子探测系统原型样机对于占领中高速单光子探测技术制高点、对于我国取得量子通信网络方面的领先优势具有重要的战略意义。 本项目的研究成果将为量子通信系统从实验室走向实际应用奠定良好的基础,并伴随量子通信系统的逐步实用而带来巨大的经济效应。 本项目研制出的探测器综合测试仪解决了探测器的量产和现场维护的难题,为量子通信关键器件的标准化测试方法的研究和测试具的研制开创了先河,对于量子通信技术的标准化,推动量子通信产业化进程具有重要意义。
弱光量子态调控理论及其在量子通信中的应用
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:科学研究和技术服务业
技术简介
弱光量子调控是量子保密通信的基本手段。由于条件的差异,在理想条件假设下的量子通信理论并不能保障实际量子通信的安全性。实际量子通信系统主要采用相干态弱光源而不是理想单光子源,因此,对相干态弱光源量子态的深度理论分析并应用于实际量子通信,意义重大。在国家杰出青年科学基金,教育部“长江学者”奖励计划等支撑下,该项目对弱光量子态调控开展了系统性理论研究,得到实验检验,并付诸实际应用。项目完成人在其作为唯一作者的前期论文中深入分析了相干态弱光源密度矩阵的convex性质,提出了诱骗态方法量子密钥分发的关键理论:X.-B. Wang, PRL 94, 230503(2005)。根据这一理论,相干态弱光源量子通信的安全距离从之前的十公里量级大幅提高到百公里量级,真正获得了应用价值。以该理论与实验科学家合作,使中国在国际上首次实现了百公里距离量级的诱骗态量子密钥分发,在这方面的实验水平迅速占据世界领先地位。他的这些工作,为中国量子通信技术的发展做出了重要贡献。诱骗态方法随后获得广泛应用,包括“京沪干线”和“墨子号”卫星的量子密钥分发。入职清华以来,王向斌教授在量子密钥分发方面又取得两个系列的理论创新成果并得到重要应用或引领多项实验突破。该项目的主要学术贡献有:系统性构建了基于非精确控制光源的诱骗态方法,为“墨子号”量子科学实验卫星提供了关键理论支撑,前期诱骗态方法受限于一个实际执行条件,即要求对光强的精确控制。卫星发射必然经过剧烈振动,载荷光源光强将不可能精确控制。他系统化研究了非精确控制弱光密度矩阵性质,发表了系列理论文章,给出了非精确控制光强的诱骗态方法的普适理论,使非精确控制相干态弱光源的安全性等价于理想单光子源安全性。该理论和前期的理论均已成功应用于“墨子号”卫星对地的量子密钥分发(Nature 2017,文献33与28)。提出了可实际可执行的“测量器件无关量子密钥分发”系列理论。解决光源不完美的安全漏洞后,他又提出了可实际执行的“测量器件无关量子密钥分发”的诱骗态理论,并在增强实用性方面给出了系列理论成果,为后来实现免疫于任何针对探测器攻击的量子密钥分发并做到实用化奠定了关键理论基础。该系列理论相继得到4个世界领先水平的团队系统性采用,完成了多个突破性实验:加拿大团队在2013年当年就实现了可以抵御任何黑客对探测器的攻击的量子密钥分发实验(PRL)、中国科学家联合团队于2016年实现了安全距离世创界记录的400公里实验并将之前的实验成码率提高500多倍(PRL)、东芝公司剑桥实验室于同年实现的高成码率实验(Nature Photonics),另一著名的中国科学家团队2017年实现的高效抗干扰实验(Optica)。此外,他还在量子力学基础检验与应用方面开展了富有成效的理论研究,得到多位国际同行,如诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche的Nature Physics论文(2014年)和诺贝尔物理学奖得主David Wineland的PRL论文(2016年)的引用,还得到多篇Science论文和其他论文的引用。
具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
本发明公开一种具有光轴自校准的量子通信ATP精跟踪系统及校准方法,用以纠正因发射振动、在轨失重、热梯度等原因引起的量子光发射光轴中心与精跟踪相机视场中心不一致。 它采用由角锥棱镜、快速指向镜、CMOS相机、量子发射模块以及分色片等组成的精跟踪系统,利用光纤合束器在量子发射模块中引入一路其他波长的强光作为自校准光。 仪器工作之前在轨择机将自校准光引入相机成像,计算光斑质心位置,作为跟踪外部目标时的视轴中心。 依此建立的星间或星地光链路,可使ATP系统在捕获并精确跟踪到接收端目标的同时,准确将量子信号沿光链路发送到接收端,保证顺利实现空间尺度量子通信。
量子通信与量子网络
成熟度:可规模生产
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目(项目批准号:61622103)。光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元,但是由于光与物质相互作用较弱,需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台,可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下:1. 针对光学微腔系统的有效操控问题:研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面:主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面:研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控,并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题:在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码,实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。6. 通过线性光学系统构造哈密顿量,实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。
基于多自由度系统的量子通信的研究
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目主要研究内容如下: 1。建立克服信道损耗和退相干效应的远程量子通信的理论模型,提出多自由度的量子比特放大和纠缠提取方案。提出基于线性光学元件的超纠缠纯化和超纠缠浓缩方案。 2。基于光子轨道角动量-极化自由度联合操作能进行高维度密集编码的特点,提出高维度的量子安全直接通信方案,该方案信道容量增大,通信安全性更高。 3。研究多个自由度编码光子与物质相互作用的物理机制,以此为基础提出快速、高效的多比特量子门实现方案。 4。研究光波导中的电磁诱导透明(EIT)和 Autler-Townes 分裂(ATS)现象,基于 Akaike 信息准则,利用数值分析提出描述等离子体系中从 ATS 过度到 EIT 理论方式。
基于量子通信的高安全通信保障系统研究
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
由于量子通信技术带来的高等级安全保障能力,基于量子通信技术的通信安全保障系统在国防、政务、金融和特定领域中具有急迫的需求。优质的量子安全语音电话网和基于量子通信的高可靠、高速数据传输热线系统,是这些领域的共同需求,尤其是对政务和一些特定的领域,高安全的保密电话具有十分重要的作用。但另一方面系统的高可用性和高可靠性也是这些领域十分关注的性能。而对于尚处于前沿技术转化阶段的量子通信技术来说,保障高可用性和高可靠性是目前最为迫切的需求,也是最为重要的技术开发内容。 本项目研制基于量子通信技术的通信安全保障系统,具备可实现高安全的加密数据传输和基于IP网络的数字电话,并可兼容通用的PSTN的电话网络。系统可用于保障国防、金融、政务和特定领域的数字通信安全,对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的的催化作用。进一步,以项目成果为依托,将形成面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 创新点 基于开放的网络体系架构和标准接口的量子通信网络终端信令系统,有利于基于量子通信的通信安全保障系统和经典网络的融合。 可结合QKD技术实现信令加密以防御针对包括量子通信网络信令系统、网管系统等在内的信息化系统的多种经典网络入侵。 结合QKD技术和SNMP协议研制量子通信网络管理系统,实现量子通信网络管理中的设备、性能、配置及拓扑管理,保障系统的高可靠性同时实现高可用性。 用于量子密钥分配和应用系统的热切换技术,切换过程中不丢失通信数据。 经济社会效益 项目实施期间,新增销售收入3434万元。军方某部设立演示验证项目,旨在应用光量子通信设备实现对传统光网络的通信保护。本项目的研究成果应用于该军方演示验证项目,实现销售额2050万元。在济南量子通信试验网的搭建过程中,本项目的研究成果应用于该实验网,实现销售额1384万元。实现省内市场产品占有率100%,国内市场产品占有率前二名。 本项目成果突破量子通信咋应用通用化、实现系统高可用性和高可靠性方面的关键技术,从而起到对于量子通信和应用技术成熟化、工程化和产品化重要的催化作用,提升量子通信整体领域的产业化程度,提高我国量子通信技术在国际市场上的竞争力。 以项目成果为依托,形成了面向高端市场和专用领域用户的量子通信和应用技术产品,拓宽了量子通信实用化技术的应用范围,为更多行业和部门提供信息安全服务,对于量子通信的规模化应用和推广将起到有力的支撑作用。 基于本项目所研制系统的高可用性、高可靠性和易用性,可极大地满足客户对量子通信系统特定要求,将基于量子通信技术为特定行业和部门提供更有针对性的网络安全防护,大幅增强了相关领域的信息安全保障能力。 项目实施过程中,新增就业10人,培养技术骨干5人以及一批研发能力较强的软硬件开发人员。
用于量子通信系统的基矢自动调节装置
成熟度:-
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置,它包括旋转电机组件、半波片、电机控制器、实时控制器和量子通信系统中的旋转变压器.实时控制器通过旋转变压器实时读取望远镜的位置,根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度,生成控制信号发送给电机控制器,电机控制器收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置,控制电机将半波片旋转到适当位置,将信号光旋转到恰当的偏振状态,以便于量子通信系统能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息.该装置解决了信号光在量子通信中由于跟踪时望远镜方位变化而产生偏振方向变化的问题,从而保证接收端在特定的基矢标准下能正确检测出信号光的偏振状态.
基于量子密钥分配的多用户量子通信实现研究项目
成熟度:正在研发
技术类型:-
应用行业:制造业
技术简介
项目简介:2017年江苏省高校自然科学研究面上项目,主要研究方向为通过对量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)算法和协议的研究,实现多用户的量子通信,并为以后量子通信与经典通信的融合提供研究基础。
联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究
成熟度:通过小试
技术类型:-
应用行业:信息传输、软件和信息技术服务业
技术简介
该项目为国家自然科学基金资助面上项目(项目批准号:61472048)。 许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响,可能造成机密信息不能被准确传输,或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险,因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下: 1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模:为了求得环境噪声的上限,将量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态,即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型,在联合噪音模型的基础上,可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。 2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系:量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的,也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。 3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性:首先,根据实际量子通信误码率水平一定(即误码率大小在 3.4%-6%的条件下)的情况下,得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系,定量的分析误码率达到 50%(已经非常大)的时候,窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1,就可以认为该协议是安全的, 否则说明不安全;其次,计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点,即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。