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
1 空军工程大学 信息与导航学院,西安 710077
2 空军大连通信士官学校,辽宁 大连 116600
为了研究大气湍流对自由空间量子密钥分发的性能影响, 将大气湍流建模为空间中随机分布的空气球泡, 利用几何光学原理分析单光子在湍流球泡中的传播, 定量计算了经过两次折射后由于偏振态变化造成的光子透射率比值k和误码率Ep的起伏, 利用蒙特卡洛方法模拟了湍流折射率随机变化时二者的趋势; 最后推导了经过湍流折射后的诱骗态空间量子密钥分发成码率公式并通过分析误码来源得到满足成码率需要的k值上限, 建立偏振误码率与入射角和湍流折射率的关系并得到Ep的安全阈值.仿真结果表明当入射角在44.8°~76.5°, 湍流折射率在1~1.33范围内可以满足误码率的上限约束.该研究为湍流条件下进行空间量子通信实验提供了理论参考.
自由空间量子密钥分发 湍流球泡模型 偏振态 误码率 诱骗态 Free space quantum key distribution Turbulence bubble model Polarization state Error rate Decoy state
