基于最优纠缠度的量子移动通信6G网络小区软切换策略 被引量：6

1

作者 聂敏 寇文翔 +4 位作者 卫容宇 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第15期230-236,共7页

在第六代移动通信网络(6G)中,为了解决量子移动终端在不同小区交叠区域内平稳越区切换问题,提出了基于最优纠缠度的软切换策略。通过建立移动终端Alice与当前小区A和目标小区B之间的纠缠度计算模型,分析了Alice在运动过程中,与不同小区... 在第六代移动通信网络(6G)中,为了解决量子移动终端在不同小区交叠区域内平稳越区切换问题,提出了基于最优纠缠度的软切换策略。通过建立移动终端Alice与当前小区A和目标小区B之间的纠缠度计算模型,分析了Alice在运动过程中,与不同小区纠缠度的变化趋势,求出最优纠缠度所对应的小区。仿真比较了硬切换与软切换的特性,结果表明,当Alice与A小区的距离增加时,两者间的纠缠度逐渐下降;当Alice逐渐靠近B小区时,Alice与目标小区B的纠缠度逐渐变大。若B小区为最优纠缠小区,在硬切换中会存在短暂的链路中断,而软切换可实现小区之间的平稳切换。证明了在6G组网中,采用最优纠缠软切换策略,能有效提高切换过程中的通信接通率。 展开更多

关键词 量子纠缠 最优纠缠度 软切换 移动通信 平稳切换

原文传递

冰晶粒子对量子干涉雷达探测性能的影响 被引量：6

2

作者 聂敏 张怡心 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第13期82-90,共9页

为研究冰晶粒子对量子干涉雷达性能参数的影响,基于冰晶粒子的Van de Hulst近似理论、标准伽马分布和Henyey-Greenstein相函数,研究了冰晶粒子背景下雷达探测光子的偏振变化,建立了冰晶粒子的不同参量对量子干涉雷达探测光子的传输距离... 为研究冰晶粒子对量子干涉雷达性能参数的影响,基于冰晶粒子的Van de Hulst近似理论、标准伽马分布和Henyey-Greenstein相函数,研究了冰晶粒子背景下雷达探测光子的偏振变化,建立了冰晶粒子的不同参量对量子干涉雷达探测光子的传输距离、分辨率和误码率的影响模型。仿真结果表明,增加冰晶粒子的有效尺度,会增大探测光子的能量耗散,导致探测光子的传输距离下降;发射波束光子数目一定时,量子干涉雷达的分辨率随冰晶粒子光学厚度的增加而降低;当冰晶粒子浓度一定时,链路的量子误码率随冰晶粒子的有效尺度与非对称因子的增加而增加,且不同类型的冰晶粒子对量子误码率的影响程度不同;当保持高偏振对比度时,将椭圆率角减少到一定范围内可以降低量子误码率。 展开更多

关键词 量子干涉雷达 冰晶粒子 分辨率 误码率 传输距离

原文传递

基于两端纠缠交换的量子卫星网络路由协议仿真 被引量：5

3

作者 聂敏 郭建伟 +4 位作者 卫容宇 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期125-134,共10页

为解决全球范围内任意两个用户进行量子通信的路径选择问题,根据蒲公英球形量子卫星网络的结构特性,提出了一种两端纠缠交换的量子路由方案。该方案同时从源节点和目的节点向中间节点建立纠缠,并通过无线信道传送Bell测量结果,从而完成... 为解决全球范围内任意两个用户进行量子通信的路径选择问题,根据蒲公英球形量子卫星网络的结构特性,提出了一种两端纠缠交换的量子路由方案。该方案同时从源节点和目的节点向中间节点建立纠缠,并通过无线信道传送Bell测量结果,从而完成量子态信息从源节点到目的节点的传输过程。仿真结果表明:随着交换卫星数目的增多,两端纠缠交换路由方案可以有效节约量子态信息的传输时间;随着交换卫星节点的增加,采用两端纠缠交换路由方案的量子信道建立速率与逐跳纠缠交换方案的量子信道建立速率相比具有显著优势,其路由传输开销小于逐跳纠缠交换方案。由此可见,两端纠缠交换量子路由方案具有信息传输时间短、量子信道建立速率高、无线传输开销小等优势。 展开更多

关键词 光通信 全球量子卫星网络 两端纠缠交换 路由发现 区域查询

原文传递

层积云背景下量子干涉雷达最优平均光子数自适应策略 被引量：1

4

作者 聂敏 张政 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第1期26-32,共7页

量子干涉雷达(Quantum Interference Radar,QIR)是以量子力学为基础,利用量子纠缠效应进行目标探测的一种新型雷达体制,QIR探测光子数的变化会对雷达分辨率和系统生存函数产生影响。为了降低层积云液态水含量对QIR探测性能的影响,提出... 量子干涉雷达(Quantum Interference Radar,QIR)是以量子力学为基础,利用量子纠缠效应进行目标探测的一种新型雷达体制,QIR探测光子数的变化会对雷达分辨率和系统生存函数产生影响。为了降低层积云液态水含量对QIR探测性能的影响,提出了基于诱骗态量子密钥协议的最优平均光子数自适应(Photon Number Adaptive,PNA)调整策略。建立了层积云液态水含量、传输距离与最优平均光子数之间的关系,对自适应调整前后的QIR分辨率和信道生存函数进行了比较。理论分析和仿真结果表明,当脉冲信号波长一定,层积云粒子浓度为1.579×10^(4)cm^(-3),层积云液态水含量为0.5 g/cm3时,采用PNA策略之后,QIR角度分辨率值由1.289下降至1.028,QIR系统角度分辨率和空间分辨率均得到有效提高;当层积云液态水含量为0.1034 g/cm^(3)时,采用PNA策略之后,信道生存函数由0.2292提高到0.4167。因此,通过PNA策略自适应地调整系统发送端信号脉冲所含的平均光子数,能够提高QIR在层积云背景下探测的可靠性。 展开更多

关键词 量子光学 量子干涉雷达 层积云 平均光子数 自适应调整

下载PDF 职称材料

对流层水云对量子干涉雷达探测性能的影响及仿真 被引量：4

5

作者 聂敏 王瑾 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第5期64-72,共9页

采用修正的伽马分布,结合米氏散射理论,分析了水云粒子的光散射特性,建立了4种常见水云粒子含水量与消光系数的关系。对于光量子的偏振态,研究了水云粒子背景下量子干涉雷达(QIR)探测光子的偏振变化规律,建立了水云粒子影响QIR探测光子... 采用修正的伽马分布,结合米氏散射理论,分析了水云粒子的光散射特性,建立了4种常见水云粒子含水量与消光系数的关系。对于光量子的偏振态,研究了水云粒子背景下量子干涉雷达(QIR)探测光子的偏振变化规律,建立了水云粒子影响QIR探测光子的传输距离、分辨率、误码率以及生存性能的数学模型。理论分析和实验仿真结果表明:随着水云中含水量的增加,消光系数呈线性增加,导致衰减系数增加,从而使得探测光子的能量耗散量增大,探测光子的传输距离下降;当发射光子数目一定时,QIR的分辨率随水云粒子光学厚度的增加而降低;当水云粒子浓度一定时,随着退偏比的增大,系统的误码率呈减小趋势;当目标的可探测点数一定时,水云对QIR系统的干扰强度越大,雷达的生存性能越低。由此可见,在QIR的设计、调试和使用过程中,需根据水云的相关参数,自适应地调整QIR系统的各个指标参数,从而提升系统的探测性能。 展开更多

关键词 大气光学 对流层水云 量子干涉雷达 分辨率 传输距离 雷达生存性能

原文传递

量子定位系统在沙尘暴背景下的最优纠缠度自适应策略

6

作者 马虎森 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《光电子．激光》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期861-867,共7页

量子定位系统(quantum positioning system,QPS)具有定位精度高、安全系数高的特点,然而沙尘暴会使得光量子纠缠度产生较大变化,进而影响到量子定位系统的定位误差。为了降低这种误差,本文基于双卫星星地链路切换策略提出了抵抗沙尘暴... 量子定位系统(quantum positioning system,QPS)具有定位精度高、安全系数高的特点,然而沙尘暴会使得光量子纠缠度产生较大变化,进而影响到量子定位系统的定位误差。为了降低这种误差,本文基于双卫星星地链路切换策略提出了抵抗沙尘暴干扰的最优纠缠度自适应(optimal entanglement degree adaptive,OEDA)策略。建立了沙尘暴各参数、传输距离与纠缠度之间的关系,并且将沙尘暴整体特征对系统的定位误差在自适应调整前后进行对比。仿真结果表明,当沙尘暴整体特征聚合因子为10,传输距离为10 km时,采用OEDA算法后,系统定位误差由0.14 m缩减至0.02 m,因而可知经过OEDA策略后可以提高沙尘暴天气下QPS的精确度。 展开更多

关键词 量子光学 量子定位系统 纠缠度 沙尘暴 自适应

原文传递

基于波长统计检测的量子卫星通信性能优化策略 被引量：4

7

作者 田丰 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第4期23-30,共8页

量子卫星通信在传输过程中由于会受到大气雾霾的影响,必然导致其通信性能下降,为了改善量子卫星星地链路雾霾干扰问题,本文首先分析不同雾霾环境(沙尘、煤烟、水溶等)中雾霾粒子有效半径对不同光量子信号波长的影响,表明在实际通信过程... 量子卫星通信在传输过程中由于会受到大气雾霾的影响,必然导致其通信性能下降,为了改善量子卫星星地链路雾霾干扰问题,本文首先分析不同雾霾环境(沙尘、煤烟、水溶等)中雾霾粒子有效半径对不同光量子信号波长的影响,表明在实际通信过程中需要根据不同雾霾环境选择合适的波长进行通信。在此基础上提出利用统计检测的方法自适应选择最优波长策略,该策略的主要目的在于使得量子卫星在不同雾霾环境的通信过程中的通信性能得到提高。仿真结果表明:系统的整体性能在采用本方案后,其信道容量、保真度、误码率均明显优于选取单一波长进行量子卫星通信,由此可见本方案对于在雾霾天气下的量子卫星通信过程的通信性能具有一定的改善作用。 展开更多

关键词 量子卫星通信 波长选择策略 保真度 信道容量 量子误码率

下载PDF 职称材料

沙尘暴背景下基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略 被引量：3

8

作者 聂敏 寇文翔 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第17期250-256,共7页

在量子卫星通信过程中,量子卫星与地面接收机之间的星地链路会受到雨雪、沙尘、雾霾、电离层等自然因素的影响,导致通信质量降低。然而,有关沙尘暴背景下量子卫星星地链路切换策略的研究鲜有报道。为了降低沙尘暴对星地链路切换的影响,... 在量子卫星通信过程中,量子卫星与地面接收机之间的星地链路会受到雨雪、沙尘、雾霾、电离层等自然因素的影响,导致通信质量降低。然而,有关沙尘暴背景下量子卫星星地链路切换策略的研究鲜有报道。为了降低沙尘暴对星地链路切换的影响,提出了基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略。通过建立沙尘暴各项参数与星地链路纠缠度的关系,分析了沙尘扩散模式指数、沙尘粒子半径、观测高度和沙尘灾害系数对链路纠缠度的影响。根据沙尘背景下的星地链路纠缠度,提出了一种新的切换策略,即在当前双卫星为一个地面用户服务的情况下,从多个备选卫星中选择一颗纠缠度最大的卫星作为链路将要切换的最优目标卫星。仿真结果表明,沙尘扩散模式指数、沙尘粒子半径、观测高度和沙尘灾害系数均会对链路纠缠度产生明显的影响,所提出的基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略可以降低沙尘暴对纠缠度的影响,且在切换的过程中没有链路中断现象。因此,采用最优星地链路纠缠度的切换策略,能够有效提高链路通信质量。 展开更多

关键词 量子光学 量子卫星通信 最优纠缠度 双卫星星地链路 量子卫星切换算法 沙尘暴

原文传递

降雨背景下量子定位系统中最优平均光子数自适应策略 被引量：3

9

作者 聂敏 高婷 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期246-253,共8页

量子定位系统(QPS)是一种高精度且安全的定位系统,光子数的变化会对定位误差和安全性造成很大影响。为了降低降雨天气下系统的定位误差并提高系统的安全性能,基于诱骗态量子密钥分配协议和最优平均光子数自适应(PNA)算法,提出了抵抗降... 量子定位系统(QPS)是一种高精度且安全的定位系统,光子数的变化会对定位误差和安全性造成很大影响。为了降低降雨天气下系统的定位误差并提高系统的安全性能,基于诱骗态量子密钥分配协议和最优平均光子数自适应(PNA)算法,提出了抵抗降雨干扰的QPS诱骗态自适应调整策略。建立了降雨强度、传输距离与最优平均光子数间的自适应关系,对自适应调整前后的定位误差和安全密钥生成率进行了对比。仿真结果表明,当降雨强度为10 mm/h,传输距离为10 km时,采用PNA算法后,系统定位误差由13.81 cm减小到1.13 cm;当降雨强度为1.47 mm/h,传输距离为25 km时,采用PNA算法后,系统的安全密钥生成率由5.5×10^(-4)提高到6.3×10^(-4)。由此可见,通过自适应调整系统每脉冲所含平均光子数,可以提高QPS在降雨天气下的可靠性。 展开更多

关键词 量子光学 量子定位系统 降雨 平均光子数 自适应

原文传递

采用双通道时间稠密网络的高光谱影像分类方法 被引量：2

10

作者 张帆 张景森 裴昌幸 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期126-132,共7页

针对多数高光谱影像分类方法提取信息不够充分导致分类准确率不够高的问题,提出了一种双通道时间稠密网络的高光谱影像分类方法。该方法利用时间卷积网络模型提取高光谱数据的光谱特征信息,利用稠密网络模型提取高光谱影像数据的空间信... 针对多数高光谱影像分类方法提取信息不够充分导致分类准确率不够高的问题,提出了一种双通道时间稠密网络的高光谱影像分类方法。该方法利用时间卷积网络模型提取高光谱数据的光谱特征信息,利用稠密网络模型提取高光谱影像数据的空间信息特征,然后将两个网络各自提取到的特征进行融合,最后将融合后的特征送入Softmax分类器进行分类。在Pavia大学经典数据集上进行了仿真实验,将该方法分别同传统高光谱影像分类方法、单空间信息高光谱影像分类方法、单光谱信息分类方法进行了对比。实验结果表明,与多种经典分类方法相比,所提出的方法可以有效地从空间结构和光谱通道提取目标的特征信息,在常用的经典数据集上分类精度可达到99%分,较其他方法高出2%~3%。 展开更多

关键词 高光谱影像分类 特征提取 双通道 卷积神经网络

下载PDF 职称材料

基于可变仰角阈值的低轨道量子卫星切换策略及性能分析 被引量：2

11

作者 聂敏 车俊丽 +1 位作者 杨光 裴昌幸 《现代电子技术》 北大核心 2018年第17期1-5,10,共6页

为了解决低轨道量子卫星之间的切换问题,根据量子卫星和地面站的连线与水平面之间夹角即仰角的变化,通过对该仰角的实际测量,提出基于可变仰角阈值的低轨道量子卫星切换策略。在达到最小仰角阈值时,地面服务中心发出切换指令,将对地服... 为了解决低轨道量子卫星之间的切换问题,根据量子卫星和地面站的连线与水平面之间夹角即仰角的变化,通过对该仰角的实际测量,提出基于可变仰角阈值的低轨道量子卫星切换策略。在达到最小仰角阈值时,地面服务中心发出切换指令,将对地服务卫星切换到下一颗量子卫星,使得星地量子通信保持连续。在此根据仰角大小的不同,分析仰角对卫星通信中量子态生存函数、信道误码率及信道容量的影响,建立它们之间的定量关系。仿真结果表明,当仰角θ=20°和θ=70°时,自由空间量子态生存函数、信道误码率及信道容量分别为0.56,0.033,0.5和0.92,0.012,0.97,由此可见,仰角大小对量子卫星通信性能有显著的影响。因此,为了保证卫星切换的成功率,根据对不同通信性能的要求,应自适应调整卫星的仰角阈值。 展开更多

关键词 低轨道量子卫星 仰角测量 卫星切换 量子通信 信道容量 生存函数

下载PDF 职称材料

海洋湍流对单光子捕获概率的影响 被引量：2

12

作者 聂敏 赵元 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌辛 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第24期226-232,共7页

为了研究海洋湍流对单光子捕获概率的影响,基于模厄米高斯光束和Nikishov海洋湍流模型,根据Rytov近似和Kolmogorov谱,推导出了海洋湍流环境下的单光子捕获概率模型,并对不同海洋湍流参数对单光子捕获概率的影响进行了分析。结果表明:在... 为了研究海洋湍流对单光子捕获概率的影响,基于模厄米高斯光束和Nikishov海洋湍流模型,根据Rytov近似和Kolmogorov谱,推导出了海洋湍流环境下的单光子捕获概率模型,并对不同海洋湍流参数对单光子捕获概率的影响进行了分析。结果表明:在传播百米后,海洋湍流环境下的单光子捕获概率下降明显;随着温度方差耗散率的增大,单光子捕获概率降低;当盐度因素主导海洋湍流时,单光子捕获概率也随盐度的增大而降低,盐度变化对海洋湍流环境下的单光子捕获概率的影响显著。增大接收机孔径值与缩短脉冲间隔可以有效提升单光子捕获概率,但温度方差耗散率的增加和传输距离的减少会降低脉冲间隔对单光子捕获概率的影响。 展开更多

关键词 量子光学 水下量子秘钥分配 单光子捕获概率 海洋湍流 温度方差耗散率

原文传递

降雪干扰下基于演化博弈的低轨量子卫星多用户切换策略 被引量：1

13

作者 薛长春 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期240-248,共9页

低轨道量子卫星是构建全球天地一体化量子保密通信网的重要组成部分。单颗低轨量子卫星服务时间有限,为了保证卫星与地面用户之间的持续通信,地面终端需要及时切换至其他可供服务的卫星。为了解决降雪环境干扰下地面多用户量子卫星切换... 低轨道量子卫星是构建全球天地一体化量子保密通信网的重要组成部分。单颗低轨量子卫星服务时间有限,为了保证卫星与地面用户之间的持续通信,地面终端需要及时切换至其他可供服务的卫星。为了解决降雪环境干扰下地面多用户量子卫星切换场景下的阈值判决问题,分析了大气雪环境对量子星地链路的衰减影响,提出了一种基于演化博弈的多属性量子卫星切换策略。根据用户的带宽、卫星剩余服务时间及链路衰减三个属性定义效用函数,根据星间传输时延、信道纠缠度定义开销函数,最终得到用户的收益函数,建立演化博弈切换模型。仿真结果表明,该策略具有稳定性和公平性,能够有效均衡卫星的负载,且与基于最低链路衰减和最优纠缠度的单属性切换策略相比,切换成功率分别提升了1.2%和1.5%,这对未来降雪干扰环境下低轨量子卫星网络的多用户动态切换有一定的参考意义。 展开更多

关键词 量子卫星 演化博弈 收益函数 降雪

原文传递

降雪对星地量子链路通信性能的影响 被引量：1

14

作者 薛长春 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第23期280-287,共8页

量子卫星通信是全球化量子保密通信网的重要组成部分。为了研究降雪对量子卫星通信性能的影响,首先基于雪粒子的Gamma谱分布函数及Mie散射理论,建立了降雪环境下光量子的能量衰减模型;然后分别研究了降雪强度等参数与星地链路的保真度... 量子卫星通信是全球化量子保密通信网的重要组成部分。为了研究降雪对量子卫星通信性能的影响,首先基于雪粒子的Gamma谱分布函数及Mie散射理论,建立了降雪环境下光量子的能量衰减模型;然后分别研究了降雪强度等参数与星地链路的保真度、信道建立速率和信道纠缠度之间的关系,并进行了数值仿真;最后为准确模拟降雪干扰对星地链路通信性能的影响,引入了加权噪声信道模型,分析了降雪对加权噪声信道容量的影响。结果表明,降雪强度对光量子能量及保真度都有显著的影响:当传输距离为4.1 km、降雪强度由2.82 mm/d增加到8.71 mm/d时,纠缠度由0.738衰减到0.206;当降雪强度由3.75 mm/d增加至8.25 mm/d时,信道建立速率由16.84 pair/s减小至7.76 pair/s;当传输距离为2.5 km、降雪强度从4.0 mm/d增大到8.5 mm/d时,加权噪声信道容量由0.6207减小至0.3547。因此,降雪对量子卫星通信系统的影响不容忽视,需要根据降雪等级情况,采取相应调整策略保证通信的可靠性和有效性。 展开更多

关键词 量子光学 降雪 纠缠度 信道建立速率 保真度 加权噪声信道

原文传递

雷暴云背景下星地量子通信链路多参数融合寻优策略

15

作者 章博凯 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第12期1-7,共7页

为降低雷暴云对星地量子通信链路的影响,提出了一种基于多参数融合的星地量子通信链路切换策略。仿真分析了雷暴云中大气带电粒子浓度和观测高度对量子纠缠度、信道容量以及链路误码率之间的关系。将量子纠缠度、信道容量、链路误码率... 为降低雷暴云对星地量子通信链路的影响,提出了一种基于多参数融合的星地量子通信链路切换策略。仿真分析了雷暴云中大气带电粒子浓度和观测高度对量子纠缠度、信道容量以及链路误码率之间的关系。将量子纠缠度、信道容量、链路误码率这三个参数进行加权并利用该加权因子的阈值来寻找当前时刻最优卫星接入星地量子通信链路中。仿真结果表明,使用参数加权融合因子来进行链路切换可以提高切换的成功率,并改善切换过程中掉话率高的问题。因此,采用参数加权融合因子来进行链路切换,对星地量子通信链路的可靠性有明显改善。 展开更多

关键词 雷暴云 大气带电粒子 星地链路 参数加权 卫星切换

下载PDF 职称材料

大气环境影响下的量子卫星通信MIMO-QKD策略性能分析 被引量：1

16

作者 李景琦 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第5期5-12,共8页

为实现全球量子卫星通信,不仅要保证量子卫星在复杂大气信道中的通信性能,而且需要实现多地面站与量子卫星实时且同步通信。在昆虫复眼结构的基础上提出了量子卫星多输入多输出的量子密钥分发策略(MIMO-QKD),仿生复眼地面站通过多波长... 为实现全球量子卫星通信,不仅要保证量子卫星在复杂大气信道中的通信性能,而且需要实现多地面站与量子卫星实时且同步通信。在昆虫复眼结构的基础上提出了量子卫星多输入多输出的量子密钥分发策略(MIMO-QKD),仿生复眼地面站通过多波长信号同时进行QKD来提升量子通信性能,并通过波段划分实现多地面站与量子卫星通信,且互不干扰。仿真结果表明,随着大气环境影响系数由0.1增加到1,信道容量减少到0.0018,误码率增加到0.3374。随着复眼容量由1增加到15,信道容量从0.054增加到0.814,误码率从0.2394减少到0.0266;由此可见,在复杂的大气信道环境影响下,基于昆虫复眼结构的量子卫星通信MIMOQKD策略可以明显改善量子卫星通信性能,根据相应的大气环境调整复眼容量从而保证量子密钥分发效率。 展开更多

关键词 量子通信 量子密钥分发 信道容量 MIMO

下载PDF 职称材料

冰云对量子卫星通信性能的影响 被引量：1

17

作者 郭建伟 聂敏 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第5期124-132,共9页

冰云由微小的冰晶粒子组成,一般出现在6 km以上的高空,冰晶粒子和光量子信号相互作用会对量子卫星通信链路造成严重影响。为了研究冰晶粒子对量子卫星通信性能的影响,首先,根据冰云光散射模型和米散射理论,定义了冰云内冰晶粒子的平均... 冰云由微小的冰晶粒子组成,一般出现在6 km以上的高空,冰晶粒子和光量子信号相互作用会对量子卫星通信链路造成严重影响。为了研究冰晶粒子对量子卫星通信性能的影响,首先,根据冰云光散射模型和米散射理论,定义了冰云内冰晶粒子的平均消光系数,并建立了链路衰减系数、冰云冰水含量(IWC)和量子信号在冰云内传输距离的关系;然后,针对振幅阻尼信道,建立了信道容量、信道平均保真度、信道生存函数、信道误码率和冰云IWC以及量子信号在冰云内传输距离的关系。理论分析和仿真实验结果表明,当量子信号在冰云内的传输距离为20 km时,随着冰云IWC的增加,链路衰减因子从4.6 dB增加到14.7 dB,量子信道容量由0.250 bit/s减小到0.089 bit/s,信道平均保真度也急剧降低,生存函数值由1.00减少到0.58,量子信道误码率从0.015增大到0.075。这表明冰云内的冰晶粒子对量子卫星的通信质量有明显影响,为了提高量子卫星通信系统的可靠性,需根据冰云的相关参数,自适应调整量子卫星通信系统的参数。 展开更多

关键词 量子光学 冰云 冰水含量 振幅阻尼信道 信道生存函数

原文传递

基于纠缠反馈控制的量子卫星通信性能 优化策略 被引量：1

18

作者 聂敏 张彦朋 +2 位作者 杨光 张美玲 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第5期264-271,共8页

量子卫星在自由空间的通信容易受到电离层、空间等离子体和冰晶粒子的干扰,这些因素会干扰量子卫星的正常通信。为了提高量子卫星链路的抗干扰能力,首先提出了基于量子纠缠反馈控制(quantum entanglement feedback control,QEFC)的优化... 量子卫星在自由空间的通信容易受到电离层、空间等离子体和冰晶粒子的干扰,这些因素会干扰量子卫星的正常通信。为了提高量子卫星链路的抗干扰能力,首先提出了基于量子纠缠反馈控制(quantum entanglement feedback control,QEFC)的优化策略。QEFC是通过对腔中泄露的光子进行测量,利用测量得到的信息估计原子的状态,进而调节控制器,改变腔中原子的自旋。建立了不同环境因子与保真度、误码率之间的关系,并对采用QEFC前后的系统性能参数进行了比较,最后进行了性能仿真。结果表明,在振幅阻尼信道和退极化信道中,QEFC能够提高自然环境干扰下量子卫星通信系统的保真度;在空间等离子体环境中,当等离子粒子的半径为10μm,传输距离为200 km时,利用QEFC可将误码率从13.7×10^(−3)降低至9.4×10^(−3)。由此可见,QEFC能够有效提高量子卫星通信系统的链路性能。 展开更多

关键词 量子光学 量子通信 纠缠反馈控制 保真度 误码率

原文传递

自然环境多因子背景下的量子卫星通信纠缠波分接入策略 被引量：1

19

作者 聂敏 刘媛 +4 位作者 张帆 杨光 孙爱晶 张美玲 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第9期171-178,共8页

针对多环境因子对大气能见度的影响,提出了一种在自然环境多因子背景下的量子卫星通信纠缠波分接入策略。当每对地面通信站分配量子密钥时,它们会通过量子卫星形成不同波长的纠缠对,并根据不同波长的量子纠缠,将众多地面通信站接入同一... 针对多环境因子对大气能见度的影响,提出了一种在自然环境多因子背景下的量子卫星通信纠缠波分接入策略。当每对地面通信站分配量子密钥时,它们会通过量子卫星形成不同波长的纠缠对,并根据不同波长的量子纠缠,将众多地面通信站接入同一颗卫星。仿真结果表明,在大气湿度和雾霾粒子浓度相同的情况下,采用纠缠波分接入技术,可使系统的信道容量增大,量子误码率从3.3415× 10^(-3)减小到2.243× 10^(-3),由大气能见度的影响所导致的误码率的增幅减小。由此可见,在环境多因子背景下的纠缠波分接入策略对量子卫星通信性能有明显的改善。 展开更多

关键词 光通信 量子卫星通信 纠缠波分接入 环境多因子 信道容量 信道误码率

原文传递

接收端基矢旋转对星舰量子密钥分发的影响

20

作者 聂敏 张帆 +3 位作者 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期274-278,共5页

在星舰量子密钥分发系统中,发送量子密钥的量子卫星是低轨道卫星,追踪量子卫星的接收设备安装在船舰上。接收设备需要追踪卫星的运动,接收端基矢不可避免地会发生旋转。分析了导致基矢旋转的原因,针对BB84协议,建立了基矢旋转角与量子... 在星舰量子密钥分发系统中,发送量子密钥的量子卫星是低轨道卫星,追踪量子卫星的接收设备安装在船舰上。接收设备需要追踪卫星的运动,接收端基矢不可避免地会发生旋转。分析了导致基矢旋转的原因,针对BB84协议,建立了基矢旋转角与量子误码率、获取信息量的定量关系。结果表明,当传输距离为200 km,基矢旋转角分别为2°和10°时,量子误码率和获取的信息量分别为8.255×10^(−5)和0.99、2.044×10^(−3)和0.91。基矢旋转角大于2°时,星舰量子密钥分发系统的性能有明显下降,这表明进行星舰量子密钥分发时,需根据基矢旋转角的大小提前进行自适应校正。 展开更多

关键词 量子光学 基矢旋转 星舰量子密钥分发 量子误码率 安全密钥

原文传递