水溶性气溶胶对自由空间量子通信性能影响

为了研究水溶性气溶胶对量子通信的影响,本文根据水溶性有机碳(WSOC)的复折射率及Mie散射理论得到其消光效率因子,分析了水溶性气溶胶粒子质量浓度对量子通信链路衰减、信道容量、信道生存函数以及信道误码率的影响并进行了仿真实验。结果表明,当传输距离为8 km,水溶性气溶胶粒子质量浓度分别为1.5μg/m3和6.5μg/m3时,对应的链路衰减、信道容量和信道误码率分别为0.506 d B/km和2.193 dB/km、0.622 bit/s和0.314 bit/s、0.0055和0.0099;当水溶性气溶胶粒子浓度为4μg/m3,传输距离分别为4 km和10 km时,对应的信道容量保真度分别为0.82和0.45。实际进行量子通信时,应根据水溶性气溶胶粒子的浓度来调整各项性能参数以保证通信正常进行。

烟尘气溶胶对星地量子通信性能的影响

根据烟尘气溶胶的尺寸分布参数和消光系数,分析了烟尘气溶胶粒子数浓度与传输距离对链路衰减的影响。结合幅值阻尼信道对信道容量、信道保真度及信道误码率进行数值仿真。仿真结果表明,当传输距离为3 km,烟尘气溶胶粒子数浓度由2.1×10^(6)m^(-3)增加到3.2×10^(6)m^(-3)时,链路衰减由0.30 dB增加到0.46 dB,误码率由0.0087增加到0.0122。由此可见,烟尘气溶胶对星地量子通信的各项性能均有影响,且影响程度不一。仿真结果可为烟尘气溶胶影响下的量子信号传输提供参考。

Average Fidelity of Teleportation in Quantum Noise Channel

The effects of amplitude damping in quantum noise channels on average fidelity of quantum teleportation are analyzed in Bloeh sphere representation for every stage of teleportation. When the quantum channels are varied from maximally entangled states to non-maximally entangled states, it is found that the effects of noise channels on the fidelity are nearly equivalent to each other for strong quantum noise. The degree of damage on the fidelity of non-maximally entangled channels is smaller than that of maximally entangled channels. The average fidelity of values larger than 2/3 may be one representation indirectly showing how much the unavoidable quantum noise is.

黑碳与非吸收性气溶胶的不同混合方式对量子传输信道的影响

为了研究黑碳与非吸收性气溶胶的不同混合方式对量子信道参数的影响,根据黑碳与硫酸盐、有机碳气溶胶在Core-shell和Maxwell-Garnett两种混合模型下的消光系数,建立信道衰减模型并进行仿真分析,研究混合气溶胶粒子中黑碳体积分数和信道关联因子与双泡利信道、关联比特翻转信道参数的数据关系,分析黑碳体积分数与量子信号传输距离对密钥安全传输率的影响并进行数据仿真。仿真结果表明:在两种混合状态下,随着黑碳体积分数的增加,光量子能量的衰减均呈现逐渐增大的趋势,而量子安全密钥产生率则随着黑碳体积分数的增大而逐渐减小;在不同内容和模型下,信道关联因子的增大对信道隐形传态保真度有着积极的影响,而黑碳体积分数的增大则会降低信道隐形传态的保真度。

B92协议的Holevo上界及经典信息和量子信息容量

计算分析了B92协议对噪声和窃听的Holevo上界以及通过相位翻转信道的信道保真度、信道可靠的保密性下界和对经典信息的容量,并用计算机仿真绘制了图形,能够比较清楚直观地分析对比。

降雨对星地量子链路及隐形传态性能的影响

为了研究降雨对星地量子链路传输质量及量子通信性能的影响,基于M-P雨滴谱和Mie散射理论,分析了降雨强度、雨滴的消光系数与星地链路衰减系数的关系,建立了降雨背景下信道容量和信道平均保真度关系的模型,并基于两粒子纠缠态概率隐形传态方案,得到了降雨环境下的隐形传态保真度。理论分析与仿真结果表明,降雨强度的增加导致消光系数增加,进而导致信道容量和信道平均保真度减小;同时,降雨引起信道纠缠度减小,从而使隐形传态保真度减小。因此,降雨对星地量子链路的性能有显著影响,需要根据降雨强度适当调整星地量子链路中的各项参数,以保证通信质量。