Loading...

Quantum Communications with Structured Light

Maddahi, Mohaddesh | 2020

1453 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 52864 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Bahrampour, Alireza; Farman, Farnaz
  7. Abstract:
  8. Orbital angular momentum (OAM)and the radial quantum number (p) in infinite-dimensional Hilbert space are two degrees of freedom of light which are associated with the spatial distribution of the electromagnetic field. They are attracting a growing interest for their potential in communication applications ranging from classical communication to fundamental tests of quantum mechanics,quantum communication and quantum cryptography. However, a third party trying to eavesdrop information from communication channel and treat channel security , quantum cryptography or quantum key distribution (QKD) is the secure communication method which is based on the quantum mechanical principles can provides unconditional security for quantum channels. There are several different approaches to quantum key distribution most of which use qubits for encoding information by photon polarization . In this way, the highest bit rate system demonstrated exchanges secure keys at 1 bit per photon. The transverse structure of light provides infinite dimensional Hilbert space, which allows us to encode information in higher dimensional alphabet in quantum communication.In a general bipartite free-space QKD system, misaligning the reference frames of the transmitting and receiving units can increase quantum bit error rate.In this thesis, we have investigated the role of structured light fields as resource for encoding quantum information to increase the capacity of the channel and also its security.Besides, we propose methodes to implement QKD protocols that it does not need for alignment of the transmitting and receiving reference frames in higher levels
  9. Keywords:
  10. Quantum Key Distribution ; Orbital Angular Momentum ; Structured Light ; Free Space Communications ; Radial Quantum Number

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل مقدمه
  • فصل توزیع کلید کوانتومی
    • نظریه اطلاعات شانون
    • رمزنگاری کوانتومی
      • پروتکل BB84
      • پروتکل های مبتنی بر کدگذاری متغییر پیوسته
      • پروتکل های مبتنی بر توزیع فاز
      • پروتکل روند روبین اختلاف فاز جابجاییround robin differential phase shift (RRDPS)
      • QKD در ابعاد بالاتر
    • حملات استراق سمع
      • حملات استراق سمع انفرادی: دستگاه کپی کاری کوانتومی جهانی
      • حملات استراق سمع همدوس
      • حملات استراق سمع جمعی
  • فصل نور ساختار یافته
    • تولید نور حامل تکانه زاویه ای مداری
      • صفحات فاز پیچشی Spiral phase plate
      • عدسی های استوانه ای
      • کیوپلیت
      • هولوگرام
      • مدولاتور فضایی نور
      • آینه های میکرونی دیجیتالیDigital Micromirror Device
    • آشکارسازی نور حامل اندازه حرکت زاویه ای مداری
      • روش های مبتنی بر هولوگرافی
      • تفکیک چند مد لاگر گوسی توسط یک هولوگرام
      • روش های مبتنی بر تداخل سنجی
      • روش تفکیک مدها با استفاده از تبدیل مختصات
    • روش های تولید برهم نهی مد گوسی و لاگر گوسی
      • جابجا کردن هولوگرام
      • تولید برهم نهی مدها با تداخل سنج ماخ زندر
    • مدهای شعاعی کوانتومی
      • آشکارسازی مدهای شعاعی p
      • جداسازی مدهای شعاعی p با استفاده از SLM های حساس به قطبش در یک مسیر مشترک
      • آشکارسازی پایه های نامتوازن مدهای شعاعی p در d بعد
    • توزیع کلید کوانتومی با نور ساختاریافته
      • پیاده سازی پروتکل BB84 با استفاده از OAM در ابعاد بالاتر
  • فصل پیاده سازی پروتکل های QKD مستقل از چرخش با نور ساختاریافته
    • مخابرات کوانتومی در فضای آزاد
      • حالت های ترکیبی قطبش تکانه زاویه ای مداری فوتون
      • پیاده سازی پروتکل BB84 در فضای آزاد مستقل از چرخش با استفاده از حالت ترکیبی قطبش و تکانه زاویه ای مداری
    • رمزنگاری کوانتومی مستقل از چرخش در ابعاد بالاتر
      • پیاده سازی پروتکل
      • بررسی امنیت پروتکل
    • رمزنگاری کوانتومی مستقل از چرخش با مدهای شعاعی کوانتومی p در ابعاد بالاتر
      • آشکارسازی پایه نامتوازن مدهای شعاعی کوانتومی با BS تعمیم یافته
  • فصل بررسی پیاده سازی پروتکل روند روبین تعمیم یافته با نور ساختار یافته
    • بررسی پیاده سازی پروتکل روند روبین اختلاف فاز جابجایی با تکانه زاویه ای مداری
    • طرح پیاده سازی پروتکل QKD دو درجه آزادی تکانه زاویه ای مداری و عدد شعاعی کوانتومی
  • فصل جمع بندی و کارهای پیش رو
  • پیوست آشکارسازی سیستم های کوانتومی
  • مراجع
  • واژه‌نامه فارسی به انگلیسی
  • واژه‌نامه انگلیسی به فارسی
...see more