量子保密通信系统中的单光子精密同步探测实验

量子保密通信系统中的单光子精密同步探测实验量子保密通信系统中的单光子精密同步探测实验

华南师范大学信息光电子科技学院 主要内容 • 一、实验设计与实验原理 • 二、实验目标 • 三、实验平台构成与设备 • 四、实验步骤 • 五、注意事项

华南师范大学信息光电子科技学院 主要内容 • 一、实验设计与实验原理

华南师范大学信息光电子科技学院 量子保密通信系统是指利用单量子的物理特性进行随机密钥生成，然后利用随机生成的密钥进行保密通信的新技术。随机密钥生成的系统称为量子密钥分发系统（ Quantum key distribution system）。量子密钥分发系统由于采用了单量子（例如单光子）加载密钥信息，量子力学的基本原理保证了系统在生成随机密钥时的绝对安全性。

华南师范大学信息光电子科技学院 量子密钥分发系统时钟单光子源（SPS）单光子探测器（SPD0） Alice Bob 量子信道量子编码器（encoder）量子解码器（decoder）单光子探测器（SPD）门模式（gate mode）单光子探测器（SPD1）

华南师范大学信息光电子科技学院 时钟单光子源（SPS）单光子探测器（SPD0） • 单光子同步探测实验 Alice Bob 量子信道量子编码器（encoder）量子解码器（decoder）单光子探测器（SPD）门模式（gate mode）单光子探测器（SPD1）

华南师范大学信息光电子科技学院 时钟单光子源（SPS）单光子探测器（SPD0） Alice Bob 量子信道

华南师范大学信息光电子科技学院 二、实验目标完成量子密钥分发系统中精密同步单光子探测实验；得到不同平均光子数准单光子源情况下的光子计数统计结果，验证光子数泊松分布的规律（根据泊松分布的理论模型解释光子统计计数的实验结果）。

华南师范大学信息光电子科技学院 • 三、实验平台构成与设备时钟单光子源（SPS）单光子探测器（SPD0） Alice Bob 量子信道

华南师范大学信息光电子科技学院 • 三、实验平台构成与设备

0003 华南师范大学信息光电子科技学院 3625 • 三、实验平台构成与设备 50:50 单光子探测器可控衰减器脉冲激光器 μ=？光功率计时钟及时延发生器

华南师范大学信息光电子科技学院 实验设备 • 脉冲激光器（德国PicoQuant PDL820产生脉冲激光） • 衰减器（加拿大EXFO，衰减至准单光子源） • 功率计（加拿大EXFO，监控光源输出） • 红外单光子探测器（法国AUREA公司，单光子计数） • 同步时钟及时延产生设备（Stanford Research DG535系统时钟及各部分时序控制） • 分束耦合器（珠海光库） • 自制光电转换器 • 泰克公司1012型示波器

华南师范大学信息光电子科技学院 四、实验步骤 • 1、打开激光器，观察激光脉冲输出及测量频率值； • 2、搭建实验平台，根据光功率计读数计算不同平均光子数时光衰减器的量值，并完成衰减器设置； • 3、查询说明书或进行实际测量，得出每个设备、器件以及传输光纤的传输延迟，根据传输延迟的估算结果，完成时延发生器和单光子探测器的时间延迟的设置； • 4、调节时间延迟，得到单光子探测器输出的最大光子计数值； • 5，改变衰减器的设置，仔细调节单光子探测器的延时，得到不同平均光子数时的光子计数值； • 6、整理数据，完成数据分析和实验报告。

华南师范大学信息光电子科技学院 五、实验注意事项光接入部分的接口与端面类型的匹配（APC，PC，UPC）；电接入部分的电平、触发类型、阻抗匹配等； DG535的时序控制逻辑与报警；接入单光子探测器的光强问题！

量子保密通信系统中的 单光子精密同步探测实验