量子密钥分发的网络化及关键器件的片上实验实现研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61671455
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0110.量子通信与量子信息处理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2017-12-31

项目摘要

It is necessary to build multi-node quantum communication network, in which arbitrary node can be used to distribute quantum key, in order to make quantum secure communication into real application. Although quantum communication based on physical principle is unconditionally secure, real quantum communication system consists of optical components and electrical components. There exist imperfection in real components, and there also exist imperfection in configuration of network and the combination of classical information and quantum information. The imperfection will bring the security loopholes in systems. In order to close the security loopholes arisen from detection, scientists proposed measurement devise independent quantum key distribution protocol (MDI-QKD), and its configuration can be naturally used in quantum communication network. This project is to carry out theoretical and experimental study in quantum communication network based on MDI-QKD and explore the integration on chip. Concretely, make deep theoretical and experimental research in the realization of MDI-QKD and build stable and efficient MDI-QKD system; build many nodes quantum network based on MDI-QKD and make security analysis; make use of integrated optics to integrate QKD on chip, and finally serve for the application of quantum communication network.
量子保密通信要真正走向实用化,必须要建立多节点的量子网络,该量子网络任意节点之间可以进行量子密钥分发。尽管建立在物理原理上的量子通信是无条件安全的, 但是实际的量子通信系统由光学元器件和电学元器件构成,实际器件会存在非完美性,同时网络的构型、经典和量子的融合也存在非完美性,这些非完美性会给系统带来安全漏洞。为了关闭探测器的安全漏洞,人们提出了测量设备无关的量子密钥分发协议(MDI-QKD),它的构型天然可以用于量子网络。本项目就是对基于MDI-QKD的量子网络进行深入的理论和实验研究,同时探索在芯片上进行集成。具体来说,对MDI-QKD协议的实现进行深入的理论和实验研究,搭建稳定和高效的MDI-QKD系统;基于MDI-QKD,搭建多节点的量子网络并进行安全性分析;利用集成光学把QKD系统进行片上集成,最终为量子保密通信实用化服务。

结项摘要

量子保密通信要真正走向实用化,必须要建立多节点的量子网络,该量子网络任意节点之间可以进行量子密钥分发。尽管建立在物理原理上的量子通信是无条件安全的, 但是实际的量子通信系统由光学元器件和电学元器件构成,实际器件会存在非完美性,同时网络的构型、经典和量子的融合也存在非完美性,这些非完美性会给系统带来安全漏洞。为了关闭探测器的安全漏洞,人们提出了测量设备无关的量子密钥分发协议(MDI-QKD),它的构型天然可以用于量子网络。项目搭建了偏振复用time-bin相位编码MDI-QKD的原理性验证系统,实现了一套全自稳的time-bin相位编码MDI-QKD系统,搭建了三节点的全自稳MDI-QKD网络系统。在片上设计了偏振起偏器,基于超薄透镜的超短耦合器和偏振无关的MMI分束器。这些研究为基于MDI-QKD的量子网络实用化和片上集成提供了理论和实验指导。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ultrashort and efficient adiabatic waveguide taper based on thin flat focusing lenses
基于薄平面聚焦透镜的超短高效绝热波导锥度
  • DOI:
    10.1364/oe.25.019894
  • 发表时间:
    2017-08-21
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhang, Jingjing;Yang, Junbo;Zhang Zhaojian
  • 通讯作者:
    Zhang Zhaojian

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其他文献

Partially random phase attack to the practical two-way quantum-key-distribution system(实际双向系统的部分随机相位攻击)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    孙仕海;高明;江木生;李春燕;梁林梅
  • 通讯作者:
    梁林梅
Experimental demonstration of an active phase randomization and monitor module for quantum key distribution(量子密钥分发主动相位随机化和控制模块的实验实现)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    孙仕海;梁林梅
  • 通讯作者:
    梁林梅
Single-photon-detection attack on the phase-coding continuous-variable quantum cryptography(针对相位编码连续变量量子密码的单光子探测攻击)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    孙仕海;江木生;梁林梅
  • 通讯作者:
    梁林梅

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梁林梅的其他基金

量子保密通信实验新方案探索和攻防的理论实验研究
  • 批准号:
    61072071
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于原子(离子)和光子系统的两量子位控制非门实现和无不等式bell定理研究
  • 批准号:
    10504042
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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