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1、2007年10月西安电子科技大学学报(自然科学版)Oct.2007第34卷第5期JOURNALOFXIDIANUNIVERSITYVol.34No.5自由空间量子通信系统研究1,21111阎毅,裴昌幸,师瑞娟,韩宝彬,张磊(1.西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071;2.烟台大学物理系,山东烟台264005)摘要:提出了一种用于自由空间的量子通信实验系统.该系统由两个子系统组成,分别使用衰减激光作为单光子源和纠缠光子对作为光源,可以分别研究单光子脉冲系统与纠缠光子对系统的大气传输特性
2、,并进行了两种自由空间量子通信方式的性能对比分析.结果表明,低层大气对量子通信的影响较大,单光子脉冲系统的量子密钥传输率较高.关键词:量子通信;通信实验系统;大气效应;量子仿真中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:100122400(2007)0520708204Studyofquantumcommunicationsystemsusedforfreespace1,21111YANYi,PEIChang2xing,SHIRui2juan,HANBao2bin,ZHANGLei(1.StateKeyLab.ofIn
3、tegratedServiceNetworks,XidianUniv.,Xi′an710071,China;2.Dept.ofPhysics,YantaiUniv.,Yantai264005,China)Abstract:Anexperimentalsystemofquantumcommunicationthatoperatedforfreespaceispresented.Thissystemiscomposedoftwosubsystems,whichuseattenuatedlaserorentangledphot
4、onpairsasthephotonsource,respectively.Itcanbeusedforexperimentalinvestigationinatmosphericcharacteristicsofthesystemusingasinglephotonsourceorentangledphotonpairs,respectively,alongwithacomparisonofcharacteristicsbetweenthetwosystems.Theresultsshowthattheatmosphe
5、reinthelowerlayerplaysanimportantroleinaffectingthequantumcommunication,andthattheefficiencyofthequantumkeydistributionishigherinthesystemusingasinglephotonsource.KeyWords:quantumcommunication;communicationexperimentalsystem;atmosphericeffect;quantumsimulation量子通
6、信具有通信容量大、传输速度快和绝对保密的优点,可以完成经典通信所不能完成的任务.利用量子通信可以建立无法破译的密钥系统,实现真正意义上的保密通信.因此量子通信已经成为当今世界研究[1,2]的热点问题.到目前为止,已经实现了光纤信道的单光子传送实验、自由空间信道中基于单光子的量子[3～5]密钥分发实验和自由空间信道中基于纠缠光子对的量子密钥分发实验.量子通信实验可以为光空间通信系统提供更安全的传输方式和更广泛的应用范围.由于在实验室中制备并保存量子态比较困难,且对量子态的测量也非常复杂和昂贵,只有一些标准的量子密钥分发协议
7、得到了实验验证,更多的量子密钥分发协议需要进行理论验证.量子密钥分发协议的仿真为量子通信系统的研究提供了一种有效的手段.可以通过设计不同的仿真算法验证各种量子密钥分发协议,进[6]而研究量子通信系统的可行性.目前,还不存在真正实用的量子计算机.因此,需要利用量子计算语言[7](QCL)在经典计算机上进行量子通信的仿真.为了研究自由空间信道中基于单光子的量子密钥分发量子通信系统和基于纠缠光子对的量子密钥分发系统的性能,笔者提出了一种用于自由空间的量子通信实验系统.该系统由两个子系统组成,分别使用衰减收稿日期:2007201
8、210基金项目:国家自然科学基金资助项目(60132030,605721147)作者简介:阎毅(19582),男,教授,西安电子科技大学博士研究生.第5期阎毅等:自由空间量子通信系统研究709激光作为单光子源和纠缠光子对作为光源,以自由空间为量子信道,可以分别研究单光子脉冲系统与纠缠光子对系统的大气传输特性,并进行性
