大气及海洋中量子通信性能研究

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1、硕士研究生学位论文大气及海洋中量子通信性能研究指导教师：聂敏教授学科（专业）：通信与信息系统二〇一駿论文日期：八年四月单位代码11664学号1501210024分类号TN927密级西安邮电大学硕士研究生学位论文题（中、英文）目大气及海洋中量子通信性能研究Studyontheperformanceofquantumcommunicationintheatmosphereandtheoceanenvironment作者姓名常乐指导教师姓名、职务聂敏、教授学科门类工学学科（专业）通信与信息系统提交论文日期二〇一八年四月西安

2、邮电大学学位论文原创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人己用于其他学位申请的论文或成果一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。一切的法律责任申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担。、日期本人签名：和：年６月歹曰西安邮电大学学位论文知识产权声明本人完全了

3、解西安邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被査阅和借阅。学校可以将本学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的一文章律署名单位为西安邮电大学。焱日期（本人签名：年月５曰：学５日导师签名：奚取日期：年６月摘要摘要量子通信技术主要基于量子力学基础理论，其充

4、分利用了量子相干性，以一种全新的方式来探索计算、编码以及信息传输的可能性，为突破经典通信的局限性提供了新的思路、新的概念以及新的途径，且具有绝对保密、传输速度快、通信容量大等优点，它有望解决信息时代每个人所面临的信息安全问题，是当今时代的研究热点之一。随着我国自主研制的全球首颗量子通信卫星“墨子号”的顺利发射升空，以及进行的星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络等重要实验，我国向构建全球安全通信网络的目标又迈进了一步。论文以量子通信理论为基础，结合大气和海洋中各种干扰因子对量子光信号传输的衰减模型，详细地研究了各种干扰因子对量子通信性能

5、的影响，并提出差异性环境背景之下的影响因子与信道参量之间的关系，为量子通信提供参考依据，以增加量子通信的可靠性。首先，研究了灰霾天气条件下，灰霾粒子和水云粒子的不同混合方式对量子卫星通信性能的影响，根据灰霾粒子和水云粒子的谱分布函数和不同混合方式下的消光系数，提出了不同混合方式下混合粒子的粒径比与量子卫星通信信道衰减的关系。针对振幅阻尼信道，分析并建立了不同混合方式下混合粒子粒径比对信道容量、信道误码率和信道平均保真度的影响。然后，根据海水中水色三要素的吸收和散射模型，分析了海水中的叶绿素浓度、光量子信号的波长和水下量子链路衰减的关系；

6、然后针对退极化信道，分析了叶绿素浓度、光量子信号波长对信道容量、信道平均保真度和信道误码率的影响。最后，分析了在进行星潜量子通信的过程中，大气—海水界面的海浪对星潜量子通信性能的影响。根据海浪的谱分布函数以及线性叠加法对海浪的模拟，提出了海面风速、海水波长与星潜量子通信信道纠缠度、信道利用率的关系，并进行了性能仿真。同时，总结了本文的研究内容，并对量子通信未来的长远发展进行了展望。关键词：量子通信；消光系数；混合粒子；水色三要素；海浪IABSTRACTABSTRACTQuantumcommunicationtechnologyismai

7、nlybasedonthebasictheoryofquantummechanics.Itmakesfulluseofquantumcoherencetoexplorethepossibilityofcomputing,encodingandtransmissionofinformationinanewway.Itprovidesnewideas,newconceptsandnewwaystobreakthroughthelimitationsofclassicalcommunicationandhastheadvantagesofab

8、soluteconfidentiality,fastspeed,communicationcapacity.Itisexpectedtosolvetheinformationsecurityproblems