| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第12-34页 |
| 1.1 量子信息 | 第13-14页 |
| 1.2 量子力学公设简介 | 第14-17页 |
| 1.3 普适量子门 | 第17-20页 |
| 1.4 量子密钥分发(QKD)技术 | 第20-32页 |
| 1.4.1 BB84协议原理 | 第21-23页 |
| 1.4.2 实际物理系统QKD的安全性 | 第23-25页 |
| 1.4.3 直面实际系统安全性——QKD协议的改进 | 第25-32页 |
| 1.5 本论文研究主线 | 第32-34页 |
| 第2章 基于雪崩光电二极管(APD)的量子随机数发生器 | 第34-48页 |
| 2.1 量子随机数发生器简介 | 第34-35页 |
| 2.2 APD雪崩概率的泊松特性 | 第35-37页 |
| 2.3 广义von Neumann编码方法 | 第37-40页 |
| 2.4 基于APD雪崩电流和广义von Neumann编码的QRNG | 第40-48页 |
| 2.4.1 实验实现 | 第41-42页 |
| 2.4.2 实验结果及讨论 | 第42-48页 |
| 第3章 单光子雪崩探测器(SPAD)的后脉冲效应研究 | 第48-60页 |
| 3.1 SPAD及其后脉冲简介 | 第48-50页 |
| 3.2 SPAD的后脉冲机制的理论分析 | 第50-54页 |
| 3.2.1 捕陷载流子 | 第50-52页 |
| 3.2.2 后脉冲的非马尔科夫性质 | 第52-54页 |
| 3.3 后脉冲机制的实验验证 | 第54-58页 |
| 3.3.1 实验装置 | 第54-56页 |
| 3.3.2 实验结果及讨论 | 第56-58页 |
| 3.4 后脉冲效应小结 | 第58-60页 |
| 第4章 轨道角动量(OAM)光子态的非破坏操控 | 第60-97页 |
| 4.1 OAM光场的物理图景 | 第60-63页 |
| 4.2 OAM光场的产生和测量 | 第63-69页 |
| 4.2.1 OAM光场的产生 | 第63-66页 |
| 4.2.2 OAM光场的分离和测量 | 第66-69页 |
| 4.3 OAM光子态的高保真度分离 | 第69-81页 |
| 4.3.1 道威棱镜对偏振的影响 | 第69-70页 |
| 4.3.2 BS型单路Sagnac干涉仪(BS-SPSI)中的道威棱镜 | 第70-73页 |
| 4.3.3 PBS-SPSI中的道威棱镜 | 第73-74页 |
| 4.3.4 高保真度改进型BS-SPSI的设计 | 第74-76页 |
| 4.3.5 改进型BS-SPSI的实验实现和讨论 | 第76-81页 |
| 4.4 高维OAM光子态的受控相位操控 | 第81-87页 |
| 4.4.1 受控相位门操控模块 | 第82-83页 |
| 4.4.2 实验结果及讨论 | 第83-87页 |
| 4.5 高维OAM光子态的幺正变换及应用 | 第87-97页 |
| 4.5.1 高维分束器及高维OAM分离器 | 第87-90页 |
| 4.5.2 高维OAM分离器的可扩展方案 | 第90-93页 |
| 4.5.3 不完美器件条件下的OAM分离器保真度 | 第93-97页 |
| 第5章 总结与展望 | 第97-100页 |
| 参考文献 | 第100-116页 |
| 附录A 广义von Neumann编码效率相关定理的证明 | 第116-123页 |
| A.1 2.3节定理2.1的证明 | 第116-120页 |
| A.2 2.3节定理2.2的证明 | 第120-123页 |
| 附录B SPAD后脉冲相关模型的公式推导 | 第123-127页 |
| B.1 3.2.2节式(3.10)的证明 | 第123-125页 |
| B.2 3.2.2节式(3.8)的证明 | 第125-127页 |
| 附录C 高维OAM分离器级联结构相关定理证明 | 第127-130页 |
| C.1 4.5.2节并行级联结构(PCS) | 第127-128页 |
| C.2 4.5.2节并行多级级联结构(PMCS) | 第128-129页 |
| C.3 4.5.2节时延级联结构(TDCS) | 第129-130页 |
| 致谢 | 第130-132页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 | 第132-133页 |
