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非球形气溶胶粒子及大气相对湿度对自由空间量子通信性能的影响

聂敏 任家明 杨光 张美玲 裴昌幸

非球形气溶胶粒子及大气相对湿度对自由空间量子通信性能的影响

聂敏, 任家明, 杨光, 张美玲, 裴昌幸
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  • 当量子光信号在自由空间中传输时,不可避免地会穿过大气,而存在于大气的气溶胶的光散射与吸收必然会影响量子光信号的传输.本文根据气溶胶粒子谱分布及其消光系数,提出了圆柱形、椭球形、Chebyshev三种非球形气溶胶粒子与链路衰减、量子纠缠度的关系;分析了大气相对湿度与量子纠缠度、保真度的定量关系.仿真结果表明,圆柱形、椭球形、Chebyshev三种非球形气溶胶粒子对链路的衰减程度依次递增;随着圆柱形、椭球形粒子的取向比和Chebyshev粒子的等效半径的增加,纠缠度呈不同的变化趋势;当大气相对湿度为0.2和0.9时,纠缠度和保真度分别为0.72,0.32和0.75,0.22.由此可见,非球形气溶胶粒子及大气相对湿度对量子通信系统的性能影响极大.所以,在实际的量子通信系统中,应根据不同非球形气溶胶粒子和大气相对湿度,自适应调整系统的各项参数,以提高量子通信的可靠性.
      通信作者: 任家明, 1572797924@qq.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61172071,61201194)、陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8318)和陕西省国际科技合作与交流计划项目(批准号:2015KW-013)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-20
  • 修回日期:  2016-05-20
  • 刊出日期:  2016-10-05

非球形气溶胶粒子及大气相对湿度对自由空间量子通信性能的影响

  • 1. 西安邮电大学通信与信息工程学院, 西安 710121;
  • 2. 西北工业大学电子信息工程学院, 西安 710072;
  • 3. 西安电子科技大学, 综合业务网国家重点实验室, 西安 710071
  • 通信作者: 任家明, 1572797924@qq.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61172071,61201194)、陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8318)和陕西省国际科技合作与交流计划项目(批准号:2015KW-013)资助的课题.

摘要: 当量子光信号在自由空间中传输时,不可避免地会穿过大气,而存在于大气的气溶胶的光散射与吸收必然会影响量子光信号的传输.本文根据气溶胶粒子谱分布及其消光系数,提出了圆柱形、椭球形、Chebyshev三种非球形气溶胶粒子与链路衰减、量子纠缠度的关系;分析了大气相对湿度与量子纠缠度、保真度的定量关系.仿真结果表明,圆柱形、椭球形、Chebyshev三种非球形气溶胶粒子对链路的衰减程度依次递增;随着圆柱形、椭球形粒子的取向比和Chebyshev粒子的等效半径的增加,纠缠度呈不同的变化趋势;当大气相对湿度为0.2和0.9时,纠缠度和保真度分别为0.72,0.32和0.75,0.22.由此可见,非球形气溶胶粒子及大气相对湿度对量子通信系统的性能影响极大.所以,在实际的量子通信系统中,应根据不同非球形气溶胶粒子和大气相对湿度,自适应调整系统的各项参数,以提高量子通信的可靠性.

English Abstract

参考文献 (23)

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