光纤量子传输系统性能分析

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1、摘要摘要量子通信是量子物理学和密码学相结合的--f-j新兴科学，近年来研究人员一直致力于追求优化编解码方案及其量子信息长距离传输的实现，取得了丰硕成果。事实上，量子信息在光纤中的传输时，受到光纤损耗、色散、非线性效应多因素的影响，将产生传输态的演化与能量转移。本文针对这一现象，开展量子光通信传输理论与技术研究，对量子光通信技术的发展，具有重要的理论与实际意义。论文第一章简述了量子通信发展概况，重点介绍了量子光通信系统技术，包括基本理论、量子纠缠、量子密钥分配方案等，在此基础上，归纳总结了量子光通信系统

2、的重要研究进展。第二章以单模光纤(sMF)传输方程、双光束耦合非线性薛定谔方程以及电磁场量子化理论为基础，对SMF中基模模场进行量子化处理，分别推导建立了考虑损耗、色散、非线性效应后SMF单、双光子传输方程。第三章分别针对色散以及色散、损耗共存二种情况，直接求出SMF单光子线性传输方程的解，深入分析讨论色散、损耗对单光子在SMF中传输的影响。第四章基于微扰法对单光子非线性传输方程进行了求解，给出了稳定解存在的必要条件及其所满足的色散方程。深入讨论了广域光子功率随微扰频率的变化关系，并且分析了光纤色散、

3、非线性效应对解的影响以及基本条件。第五章基于微扰法对双光子非线性传输方程进行了求解，给出了稳定解存在的必要条件及其所满足的色散方程。深入讨论了光子功率随微扰频率的变化关系，并且分析了光纤色散、非线性效应对解的影响以及基本条件。为量子光纤传输系统性能的进一步研究奠定了理论基础。关键词：单模光纤(SMF)，光量子，传输方程，损耗，色散，非线性东南大学硕上学位论文AbstractQuantumcommunicationisanewtechnologywhichcombinesquantumph>rsitsa

4、ndcryptography．Recently,researchershavebeenfocusingonoptimizingquantumkeydistributionandlongerdistanceallalong,resultinginmuchprogress．Infact，transmittinginfibers，quantumsignalisaffectedbymanyfactorssuch雒loss，dispersionandnonlineareffect,whichleadstotra

5、nsmissionstateevolutionandenergytransference．Accordingtothisphenomenon，itisveryimportanttostudyopticalquantumcommunicationtransmittiontheoryandtechnology,whichismeaningfulintheoryandpractice．InChapterOne，developmentofquantumcommunicationisbrieflyintrodu

6、ced，andquantumcommunicationsystemtechnology,includingbasictheory,quantumentanglement,quantumkeydistributionapproaches，isintroducedindetail．Then,keyprogressintheresearchofquantumcommunicationsystemissummarized．InChapterTwo，basingontransmissionequationins

7、inglemodefibre(SMF)，couplednonlinearschr6dingerequationandquantumtheoryofelectromagneticfield，LP01modeinSMFisquantized．Undertheconsiderationofloss，dispersionandnonlinearity,singleanddual—quantumtransmissionequationsarededucedrespectively．InChapterThree，

8、undertheexistenceofdispersionandtheco-existenceofdispersionandloss，singlequantumlineartransmissionequationissolved．AndtheinfluenceofdispersionandlossonthesinglequantumtransmissioninSMFisdiscussedindetail．InChapterFouLsinglequantu