空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710077
首先，介绍了激光通信链路的优势；然后，基于生成对抗网络的端到端学习提高通信系统的实时性与全局优化性。最后，针对该系统离线学习模式训练过程中训练集不能包含所有情况导致的系统鲁棒性差问题，引入自组织增量学习方法改进端到端系统的线上增量训练。实验结果表明，随着线上训练的不断进行，端到端通信系统可以很好地模拟通道效应，且具有较强的实时性和鲁棒性。
激光通信 生成对抗网络 自组织增量神经网络 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1106001
空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710077
量子盲签名作为量子密码学的重要组成部分，近年来受到了越来越多的关注。提出了一个基于两粒子和三粒子最大纠缠态的量子盲签名方案，利用量子纠缠特性实现了消息盲化，并借助量子相干性原理进行了消息恢复。所提方案利用量子逻辑门对量子态进行操作，实现了两比特经典信息的量子态表示。最后证明了该方案满足不可否认性、不可伪造性和盲性。基于量子密钥分发和一次一密技术，所提方案的无条件安全性得到了保证，且与现有其他方案对比，该方案有较高的签名效率。
量子光学 量子通信 量子盲签名 最大纠缠态 安全性分析 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0727002
空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710000
量子保真度是量子隐形传态协议的重要评价参数之一，可用于衡量传输初始态与输出态的相似程度。提出了一种利用部分记忆信道提高泡利噪声信道下隐形传态保真度的方法。依据不同的泡利信道噪声参数，具体分析了比特翻转噪声、xz退相位噪声和双泡利噪声三种情况下的平均保真度。通过构造量子隐形传态方案的量子逻辑线路图，分析了量子保真度与噪声参数的关系。针对噪声影响下的隐形传态过程，引入了部分记忆信道，并对部分记忆信道参数进行了分析。结果表明，部分记忆信道可有效提高泡利噪声影响下量子隐形传态协议的保真度。
量子光学 量子通信 量子隐形传态 Bell态 量子保真度 泡利噪声 记忆信道 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0527001
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
首先介绍激光链路通信的优势,然后介绍基于生成对抗网络(GAN)的端到端通信学习系统,提高了通信系统的实时性与全局优化性。针对传统GAN在训练与应用中模式坍塌和训练不稳定的问题,引入Wasserstein生成对抗网络进行改进。最后将Wasserstein生成对抗网络应用于端到端通信系统中。实验结果表明,Wasserstein生成对抗网络可以对加性高斯白噪声信道和对数正态信道进行有效模拟,且解决了传统GAN训练不稳定和模式坍塌的问题。
光通信 端到端学习系统 生成对抗网络 Wasserstein生成对抗网络 中国激光
2020, 47(11): 1106005
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
模分复用技术可实现量子信号与经典光信号的共纤同传。针对量子模分复用同传系统构建同时存在非线性效应和模式耦合的量子密钥生成率模型,通过仿真计算量子密钥生成率与通信距离的关系。仿真结果表明:该系统的最大安全通信距离过短,且与传统量子密钥分发系统的性能相比存在较大差距。因此在此基础上提出基于双诱骗态的量子模分复用同传方案,以增大复用同传的最大安全通信距离。同时为了充分利用光纤信道的资源,对空闲模式信道进行多路量子信号复用传输,进一步改善量子模分复用同传系统的通信性能,缩小与传统的量子密钥分发系统的差距。
光通信 量子通信 量子密钥分发 模分复用 共纤同传技术 信道串扰 密钥生成率 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150604
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
基于少模光纤模分复用的量子—经典信号同传方案中,光纤内的模式耦合效应会导致信道间发生串扰,造成误码。为此,构建了少模光纤分段化链路模型,研究了光纤拼接误差导致的模式耦合强度大小,并在此基础上推导了存在模式耦合时系统的量子误码率(QBER)公式。通过比较各模式所受到的耦合强度,确定该同传方案中量子信号的最优传输模式;进一步讨论了不同纤芯轴向偏移距离、扭转角度和光纤长度对系统QBER的影响。结果表明,这三个影响链路模式耦合强弱的因素都与QBER成正相关,光纤拼接误差较小的短距离量子—经典信号模分复用同传系统可有效降低QBER。
光通信 量子通信 模分复用 共纤同传 模式耦合 量子误码率
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
在少模光纤中利用模分复用技术可实现经典信号和量子信号的共纤同传。 为了分析量子信号在传输过程中因光纤非线性效应而受到经典光信号的影响,研究了非线性效应引起的串扰功率与光 纤长度及经典光信号功率的关系,并构建了在非线性效应影响下的量子误码率模型。针对三模模分系统进行仿真分析, 探讨了光纤长度和经典光信号功率对量子误码率的影响。仿真结果表明,当选用信号光波长1550 nm, 经典光信号功率 为－10 dBm时,量子安全通信距离可达到155.7 km, 其中经典光信号的功率是对安全通信距离的最大影响因素。
光通信 光纤量子通信 模分复用 非线性效应 少模光纤 optical communication fiber quantum communication mode division multiplexing nonlinear effect few-mode fiber
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
在考虑大气湍流及气动光学效应的情况下,建立了航空平台连续变量量子通信系统的传播模型,数值分析了信道特性对系统安全密钥率的影响。结果表明,大气湍流的折射率结构常数越小,气动光学影响下折射率结构常数的变化对系统安全密钥率的影响越明显;大气湍流及气动光学效应对系统安全密钥率的影响不容忽视。根据大气信道特性,通过设计相应的系统补偿模块,自适应地调整量子通信系统的相关参数,可以增强系统的稳健性。
量子光学 航空平台 量子通信 连续变量 大气湍流 气动光学效应 安全密钥率
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
自由空间的量子密钥分发(QKD)技术已成为量子通信领域的研究热点之一,连续变量QKD与离散变量QKD是其两大技术分支。介绍了近年来国内外自由空间QKD技术的研究进展,从实际应用角度出发,对比分析了两大分支主要的技术难点,重点分析了背景光干扰、大气信道中单光子的退偏振特性以及湍流引起的相位畸变等现象,并对自由空间QKD技术的发展前景进行了展望。
量子光学 自由空间量子密钥分发 连续变量 离散变量 背景光 退偏振特性 相位畸变 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020003
空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710077
本文研究了指向误差、气动光学效应及Exponentiated Weibull 大气湍流联合效应对OFDM光链路通信性能的影响。其中OFDM链路采用PSK调制，应用Meijer G函数推导得到多载波条件下总平均误码率的闭合表达式。根据平均误码率闭合表达式进行了仿真，分析了不同大气湍流强度、PSK调制阶数、抖动标准差和波束宽度对误码率的影响。通过仿真分析证明基于Exponentiated Weibull大气湍流模型，在不同湍流强度条件下误码率随着发射功率的增加改善近似。当抖动标准差小于0.7及调制阶数小于4时，增大发射功率对改善链路误码率效果明显。
误码率 Exponentiated Weibull 分布 指向误差 正交频分复用 Exponentiated Weibull distribution pointing error orthogonal frequency division multiplexing PSK PSK
