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Title in Portuguese: Comunicação quântica segura direta e polarização quântica usando estados contínuos da luz
Author: Guerra, Antônio Geovan de Araújo Holanda
Advisor(s): Ramos, Rubens Viana
Keywords: Teleinformática
Comunicação quântica
Teoria quântica
Polarização da Luz
Quantum communication
Quantum key distribution
Homodyne detection
Quantum polarization
Issue Date: 29-Jun-2017
Citation: GUERRA, A. G. A. H. Comunicação quântica segura direta e polarização quântica usando estados contínuos da luz. 2017. 88 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: A presente tese pode ser dividia em três partes: I) Protocolos de comunicação quântica Segura Direta (QSDC). II) Detecção homódina de fótons. III) Polarização quântica da luz. No que diz respeito aos protocolos de QSDC, três novos esquemas ópticos foram propostos. Estes protocolos utilizam a distribuição espectral das fontes luminosas e o uso de moduladores de fase dependentes da frequência para aumentar a segurança. No que concerne à detecção de fótons, foi realizado um experimento de detecção homódina de fótons. Nesse experimento mostrou-se que o sinal analógico transportado por um estado coerente fortemente atenuado pode ser recuperado por um receptor óptico baseado em um fotodiodo PIN. Por fim, na parte de polarização quântica da luz foi proposta uma nova medida de grau de polarização baseada na entropia de Shannon, bem como foi feito o cálculo do grau de polarização de estados contínuos de um fóton e coerentes. Foram também realizados dois experimentos para estimar o grau de polarização através da medição da visibilidade de polarização. Duas situações foram consideradas: o uso de um canal despolarizante e o laser semicondutor trabalhando em diferentes regimes de operação.
Abstract: This thesis can be divided in three parts: I) Quantum secure direct communication protocols (QSDC). II) Homodyne single-photon detection. III) Quantum light polarization. Regarding the QSDC protocols, three new optical schemes were proposed. These new protocols use the spectral distribution of the light source and the frequency dependence of phase modulators in order to increase the security. In what concerns the single-photon detection, a homodyne single-photon detection experiment was realized. This experiment shows that an analog signal carried by a strongly attenuated coherent state can be recovered by an optical detector based on a PIN photodiode. At last, in the quantum polarization part, a new degree of polarisation measure based on the von Neumann entropy was proposed, as well the calculation of the quantum degree of polarization of continuum single-photon and coherent state was realized. Moreover, two experiments aiming to estimate the degree of polarisation by measuring the polarisation visibility were realized. Two situations were considered, the usage of a depolarizing channel and the semiconductor laser source working in different regimes of operation.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31191
metadata.dc.type: Tese
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