自由空間量子通信,由于其無條件的安全性,無論是在軍事領域還是在日常生活當中,都引起了人們的廣泛關注。目前,光纖量子通信由于其傳輸路徑的限制,很難取得進一步的突破和進展,為了實現(xiàn)更遠距離的通信,自由空間量子通信成為實現(xiàn)超遠距離量子通信網的更好選擇。單光子在自由空間信道中傳輸時,不可避免的會受到地域條件以及外界環(huán)境的干擾。隨著社會的不斷發(fā)展,環(huán)境污染越來越嚴重,大氣湍流強度也隨之增強,對單光子傳輸造成很大的干擾。本文主要研究不同強度大氣湍流對單光子在自由空間量子信道中傳輸的干擾分析。(1)、簡要描述了本課題的選題背景及研究意義,自由空間量子信道的歷史進程和發(fā)展現(xiàn)狀。(2)、介紹支撐本文的理論基礎。主要內容包含量子比特以及自身的主要特征,星地鏈路量子通信系統(tǒng)的關鍵技術。(3)、在不同強度大氣湍流的背景下,提出基于單光子的星地鏈路傳輸方案�；诒痉桨�,提出星地鏈路量子信道的單光子接收效率模型,推導并仿真分析了不同強度的大氣湍流對其的影響。介紹了單光子在自由空間量子信道中傳輸時所用到的關鍵技術,分析了接收端望遠鏡的天線孔徑和傳輸距離對單光子捕捉率的影響。(4)、基于無共同參考幀的QKD傳輸協(xié)議,提出適應本方案的量子誤碼率計算模型,詳細的分析了不同強度大氣湍流對接收端最終密鑰生成速率的影響。結合前面提出的單光子接收效率模型,分析不同強度大氣湍流對接收端單光子計數的影響。參考經典通信中信道鏈路利用率模型,提出自由空間量子信道鏈路利用率模型,分析了大氣環(huán)境中的溫度、風速以及相對濕度對量子信道鏈路利用率的干擾,仿真分析了其結果,并總結討論了其結果。本文主要通過分析接收端單光子計數以及最終密鑰生成速率,來判定地面發(fā)射站和衛(wèi)星接收端之間的消息傳遞情況。最后,對全文進行總結和展望,為完成超遠距離的量子通信網建設提供參考依據。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O413;TN918
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 選題研究背景與意義
    1.2 自由空間量子信道的研究及發(fā)展
    1.3 量子通信系統(tǒng)
        1.3.1 量子通信系統(tǒng)基本模型
        1.3.2 直接量子通信系統(tǒng)
        1.3.3 間接量子通信系統(tǒng)
    1.4 論文整體工作安排
第二章 自由空間量子信道基本理論
    2.1 量子通信基本概念
        2.1.1 量子比特
        2.1.2 量子比特的特性
    2.2 量子通信關鍵技術
        2.2.1 單光子制備
        2.2.2 經典量子密鑰分發(fā)協(xié)議
        2.2.3 量子信息交換與量子中繼
    2.3 量子通信信道概述
        2.3.1 比特翻轉信道
        2.3.2 退極化信道
        2.3.3 幅值阻尼信道
        2.3.4 相位翻轉信道
        2.3.5 相位阻尼信道
    2.4 量子通信系統(tǒng)指標
    2.5 本章小結
第三章 一種改進的基于單光子的自由空間量子信道傳輸模型與分析
    3.1 引言
    3.2 單光子在不同強度大氣湍流中的傳輸模型
        3.2.1 單光子在星地鏈路量子信道中傳輸的方案提出與分析
        3.2.2 大氣湍流模型建立與分析
    3.3 單光子在自由空間系統(tǒng)中的傳輸分析
        3.3.1 單光子源選取分析
        3.3.2 單光子捕捉技術分析
        3.3.3 接收端單光子檢測技術研究
        3.3.4 單光子接收效率模型建立與分析
    3.4 本章小結
第四章 不同強度大氣湍流對自由空間量子通信性能的影響分析
    4.1 引言
    4.2 接收端單光子計數研究與分析
        4.2.1 單光子計數模型構建與推導
        4.2.2 單光子計數模型仿真分析
    4.3 最終密鑰生成率建立與分析
        4.3.1 最終密鑰生成率模型構建與推導
        4.3.2 最終密鑰生成率模型仿真與結果分析
    4.4 量子信道鏈路利用率模型的構建與分析
    4.5 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝
作者簡介

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;量子通信的概念和解析[J];陜西發(fā)展和改革;2016年05期

2 謝臻;;量子通信現(xiàn)狀與展望[J];數字通信世界;2018年12期

3 ;我國首次實現(xiàn)反事實直接量子通信[J];軍民兩用技術與產品;2017年11期

4 ;量子通信衛(wèi)星[J];電大理工;2017年04期

5 劉乃樂;吳根;王兵;于笑瀟;;量子通信技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J];科技中國;2017年10期

6 石夢柔;;量子通信實用化發(fā)展探析[J];數字通信世界;2018年01期

7 萬駿;;淺談量子通信理論及其應用[J];科技傳播;2018年06期

8 ;量子通信:屹立全球產業(yè)潮頭[J];電子元器件與信息技術;2017年05期

9 梁涵;;量子通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀與應用前景分析[J];黑龍江科學;2018年10期

10 程東亮;;量子通信技術及其在金融領域的實踐與思考[J];網絡安全技術與應用;2018年05期

相關博士學位論文 前10條

1 趙于康;量子通信中若干問題的研究[D];中國科學技術大學;2018年

2 鄧富國;量子通信理論研究[D];清華大學;2004年

3 高亭;量子通信和概率克隆在量子計算中的應用[D];首都師范大學;2005年

4 陳騰云;量子通信與量子密碼實驗研究[D];中國科學技術大學;2006年

5 韓超;遠程量子通信的理論研究[D];中國科學技術大學;2006年

6 張軍;遠距離量子通信[D];中國科學技術大學;2007年

7 胡元峰;自由空間量子通信實驗中遠程光符合的電子學系統(tǒng)研制[D];中國科學技術大學;2007年

8 魯山;光子糾纏與量子通信[D];中國科學技術大學;2007年

9 曹海靜;量子通信的理論研究[D];大連理工大學;2007年

10 印娟;自由空間量子通信實驗研究[D];中國科學技術大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 王曉陽;自由空間量子通信信道建模與仿真分析[D];西安電子科技大學;2018年

2 孟璐;量子通信技術在電子檔案安全利用中的應用研究[D];安徽大學;2018年

3 張宏琳;廣電加密視頻系統(tǒng)信息安全性研究[D];北京郵電大學;2018年

4 黃娜;實用化量子通信網絡的特性研究[D];北京郵電大學;2018年

5 李攀登;面向量子通信與經典光通信融合的傳輸交換技術[D];北京郵電大學;2018年

6 常樂;大氣及海洋中量子通信性能研究[D];西安郵電大學;2018年

7 鄒珍珍;量子通信網絡多跳傳輸及組網研究[D];東南大學;2018年

8 孫照龍;基于高斯調制的連續(xù)變量量子通信的研究[D];天津工業(yè)大學;2017年

9 楊佳玉;量子通信協(xié)議設計與安全性檢測研究[D];北京郵電大學;2015年

10 謝智海;量子通信網絡中節(jié)點行為可信管理研究[D];成都信息工程大學;2017年

本文編號：2866624