多变的海洋气候因素对量子通信性能影响的研究

论文摘要

量子通信技术主要是基于量子力学的基本原理,单光子不可分割的特性和量子不可克隆原理来保证信息不可被窃听,因此量子通信是拥有极强的保密性,是当前通信领域研究的热点。然而,有关于海洋气候因素对于量子通信性能的影响方面的研究,迄今研究较少。为此本文通过对几种常见的海洋气候因素进行了分析,研究了复杂天气下海洋气候因素对光量子传输的影响,重点讨论了在特定环境中量子通信所受到的外部环境影响,分析了环境特性对通信信道造成的衰减,并研究了其定量关系,为今后量子通信发展的研究提供了理论依据,为下一步研究如何实现星海量子通信这一问题奠定了一定的基础。本文的创新点主要分为:一、涌浪运动是非均匀水流中的一种非线性运动,首先对涌浪运动的传播建立了数学模型并分析了其频谱特性;然后针对退极化信道,提出了涌浪运动过程中波高、波长及运动周期与水下量子通信信道纠缠和信道容量的定量关系,并对量子密钥分发过程中误码率的影响进行了分析,结果表明随着涌浪运动波长和波高的增大,量子信道纠缠度和信道容量近似呈指数减小。二、根据海雾对光量子信号的传输造成的极大影响,首先对海雾的分布建立了数学模型。针对退极化信道,给出了海雾现象中雾滴例子浓度与量子链路衰减的定量关系,并剖析了海雾能见度与链路保真度和信道建立速率的定量关系,对纠缠粒子对的保真度对信道建立速率的影响进行了研究,结果显示随着海雾现象中雾滴粒子浓度和传输距离的增加,量子链路衰减呈指数形式增加,退极化信道保真度逐渐降低。三、为了研究海洋潮汐对量子通信造成的影响,首先建立海潮的模型,其次分析了海洋潮汐的成因及其评估方法,尤其是针对幅值阻尼信道,分析了海潮的潮高对信道容量的影响,并对量子通信信道利用率进行了研究,结果表明随着海潮潮高的不断增长,发生的时间越长,量子信道的容量越小,信道利用率随之逐渐降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题的背景与意义
•   1.2 国内外量子通信的研究状况
•   1.3 论文完成的工作
• 第2章 量子通信的基本理论
•   2.1 量子信息的基础概念
•     2.1.1 量子比特
•     2.1.2 量子纠缠
•     2.1.3 量子叠加态原理
•     2.1.4 测不准原理
•     2.1.5 量子不可克隆原理
•     2.1.6 海森堡不确定性原理
•   2.2 量子通信的关键技术
•     2.2.1 量子隐形传态
•     2.2.2 量子密钥分发
•     2.2.3 量子密集编码协议
•     2.2.4 诱骗态量子通信协议
•   2.3 量子通信信道
•     2.3.1 比特翻转信道
•     2.3.2 退极化信道
•     2.3.3 振幅阻尼信道
•   2.4 星海量子通信网络
•   2.5 本章小结
• 第3章 非均匀水流中涌浪运动对水下量子通信性能的影响
•   3.1 引言
•   3.2 涌浪运动传播的数学模型及其频谱特性
•   3.3 涌浪运动对水下量子信道的影响
•     3.3.1 涌浪运动对水下量子通信信道纠缠度的影响
•     3.3.2 涌浪运动对系统中量子信道容量的影响
•   3.4 涌浪运动对量子密钥分发过程中误码率的影响
•   3.5 结论
•   3.6 本章小结
• 第4章 海雾对量子通信链路性能的影响及参数仿真
•   4.1 引言
•   4.2 海雾的分布模型
•   4.3 海雾现象对量子链路影响
•     4.3.1 海雾现象对链路衰减的影响
•     4.3.2 海雾现象对量子链路信道保真度的影响
•   4.4 海雾现象对信道建立速率的影响
•   4.5 结论
•   4.6 本章小结
• 第5章 海洋潮汐对量子通信性能的影响
•   5.1 引言
•   5.2 海洋潮汐模型的建立
•   5.3 海洋潮汐的成因及评估方法
•   5.4 海洋潮汐对量子通信信道的影响
•   5.5 海洋潮汐对量子通信信道利用率的影响
•   5.6 结论
•   5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 本文总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 潘越

导师: 聂敏

关键词: 量子通信,涌浪运动,海雾,海洋潮汐

来源: 西安邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 西安邮电大学

分类号: TN918;O413

总页数: 71

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