1 北京邮电大学理学院 北京 100876
2 北京师范大学人工智能学院 北京 100875
本文将碰撞噪声模型引入到量子加扰和受损信息恢复协议中, 研究噪声引发的退相干作用对信息加扰和受损信息恢复的动力学过程的影响。结果表明噪声引发的退相干不仅会抑制信息加扰和恢复, 还会提前信息恢复的时间节点。不完美controlled-NOT(CNOT)门操作会抑制信息的扩散效应, 不完美Hadamard(H)门操作会对不完美CNOT门起到调制作用, 从而减轻不完美CNOT门对信息扩散的抑制。通常情况下在噪声影响下的不完美CNOT门操作和不完美H门操作都会抑制信息恢复。但在某些特定参数下, 两者的结合会比只施加不完美CNOT门产生更高的信息恢复率, 这种奇异现象可以用来研究噪声下的量子计算过程中的信息保护, 为实现高品质的量子计算过程提供新途径。
量子加扰 受损信息恢复 不完美CNOT门操作 不完美H门操作 quantum scrambling damaged information recovery imperfect CNOT gates operation imperfect H gates operation 量子光学学报
2023, 29(4): 040301
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Department of Communication Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Research Center of Low-Earth-Orbit Satellite Communication and Applications, Shanghai 200433, China
We propose an encryption technique for underwater visible light communication (UVLC) based on chaotic phase scrambling (PS) and conjugate frequency hopping (CFH). The technique is experimentally tested using an 8-level pulse amplitude modulation (PAM-8) and a 1.2 m underwater link. The security key of the phase scrambling code is generated according to a logistic map, and the frequency hopping is achieved by adding the same zero frequency points to the signal spectrum. The maximum transmission rate of 2.1 Gbit/s is measured with bit-error-rate (BER) below 7% the hard-decision forward error correction (HD-FEC) threshold of .
underwater visible light communication pulse amplitude modulation phase scrambling logistic mapping conjugate frequency hopping Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 060602
1 首都师范大学信息工程学院, 北京 100048
2 首都师范大学物理系, 北京 100048
3 北京成像理论与技术高精尖创新中心, 北京 100048
提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解(R-MRSVD)的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均值作为logistic-exponent-sine映射的初值,并生成随机矩阵和位置索引;然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换,根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数,并提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵;最后对实数矩阵进行R-MRSVD和Josephus置乱操作,得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值,保证算法具有高敏感性和高安全性,同时实值的密文便于存储和传输。对算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试,仿真结果表明,所提加密算法具有可行性和安全性。
图像处理 彩色图像加密 Fourier变换 随机多分辨率奇异值分解 LES映射 Josephus置乱 激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0410021
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
在现代光通信系统中, 快响应速度的偏振控制在如扰偏和稳偏等技术的相关研究中有着极大的需求。然而, 目前的偏振控制器由于材料和结构等因素的影响, 响应速度最快只能在ns级别, 这成为偏振相关研究的主要瓶颈。文章介绍了一种基于商用低速电控偏振控制器和高速相位调制器的新型光学结构来实现超快的偏振控制。实验验证并分析了两个正交光场分量在振幅差缓慢变化和相位差快速变化同时进行的情况下, 庞加莱球上的偏振态变化轨迹。实验结果表明, 此方法大大提高了偏振控制的响应速度, 为更好性能的扰偏和稳偏技术提供了有力的支持。
超快偏振控制 扰偏 偏振控制器 相位调制器 ultrafast polarization control polarization scrambling polarization controller phase modulator
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory on Luminescence and Optical Information Technology, Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
We report a new method to deeply analyze the scrambling characteristic of polarization scramblers based on density of polarization states (DPS) statistics that makes it possible to describe the DPS distribution in detail on the whole Poincaré sphere, thus easy to locate accurately the nonuniform areas of defective polarization scramblers, which cannot be realized by existing methods. We have built a polarization scrambling system to demonstrate the advantages of our method compared with others by experiments and suggested effective evaluation indexes whose validity is well confirmed by applying to a commercial scrambler. Our conclusions are valuable for accurately analyzing and diagnosing the performance of any polarization scrambler, and quality evaluation of polarization controllers or other polarization devices.
optical communication polarization scrambling density of polarization states Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 060604
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所, 天津 300350
4 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
照明的不稳定性会引起视向速度测量误差,从而严重限制仪器精度的提高。光纤扰模是提高仪器照明稳定性的有效途径之一。为了给现有高精度色散光谱仪升级及新型高精度视向速度仪器设计提供可靠的实验参考,对单根圆形光纤、单根八边形光纤、圆形-八边形-圆形光纤串接系统、双圆形光纤扰模系统、圆形-八边形混合双光纤扰模系统和双八边形光纤扰模系统的近场和远场扰模性能进行详细的实验研究。实验结果显示:单根八边形光纤较单根圆形光纤具有更好的近场扰模性能,双光纤扰模技术可以有效改善近场和远场扰模性能,双八边形光纤扰模系统能同时具有良好的近场和远场扰模性能。实验研究了球透镜和双透镜两种双光纤扰模系统,球透镜系统通光效率约为55%,双透镜系统通光效率约为80%。
光纤光学 视向速度 扰模性能 高色散光谱仪 照明稳定性
西北工业大学 明德学院信息工程学院, 西安 710124
离散小波变换不但能够更好地适合人眼视觉系统的特性, 并对于JPEG2000和MPEG4压缩标准比较能够较好的适应。通过小波变换进行嵌入水印信息得到的载体图像对于人眼视觉效果都比较良好, 并且载体图像中的水印信息具有较强的抵御力, 所以基于小波的数字水印技术研究对于目前现状有着重要的意义。使用一种基于小波变换的数字水印技术, 将低频子图分块并量化其小波系数, 采用Arnold置乱算法将水印嵌入到目标图像中并且可以从目标图像中完整地提取出水印, 最后可以通过对水印信息进行常见的水印攻击, 说明小波变换中的Arnold置乱算法的鲁棒性比较好。
数字水印 离散小波变换 Arnold置乱 鲁棒性 digital watermarking discrete wavelet transform Arnold scrambling robustness
1 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所, 天津 300350
2 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
3 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
在高精度视向速度测量系统中,圆形光纤逐渐被多边形光纤替代,结合多边形光纤、透镜和圆形光纤的扰模方案也被陆续提出。通过光线追迹的方法,对圆形、八边形截面的两种光纤以及基于这两种光纤的双光纤扰模器的扰模性能进行了模拟分析。模拟结果表明:虽然圆形光纤有较好的远、近场角向扰模,但是径向扰模效果不佳;八边形光纤的近场径向和角向扰模性能均较优,但远场扰模与圆形光纤没有明显差异;双光纤扰模器能有效提高光纤扰模性能,而使用了八边形光纤的双光纤扰模器的远、近场扰模性能均较优。
光纤光学 视向速度测量 扰模特性 光线追迹 谱线漂移
江南大学 物联网工程学院, 江苏 无锡 214000
针对彩色图像加密运算量大、空间需求较大和安全性低的问题, 提出一种基于新型混沌的彩色图像加密算法。将彩色图像的三维矩阵转换为二维矩阵后对明文图像进行小波变换, 低频小波系数矩阵进行重叠分块, 然后进行矩阵块置乱操作和小波反变换, 实现图像的初次加密; 利用Lorenz和tent混沌系统, 根据动态参数控制混沌系统模型构造新的混沌系统, 新的混沌系统生成伪随机数对初次加密后图像进行扩散操作, 最终得到加密图像。仿真实验证明, 图像经加密后能很好地隐藏原有信息, 能抵抗统计、差分等攻击。
混沌 小波变换 重叠分块 置乱 扩散 chaotic wavelet transform overlapping block Lorenz Lorenz tent tent scrambling diffusion
