pm2.5大气污染对自由空间量子通信性能的影响

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．64，No．15(2015)150301PM2．5大气污染对自由空间量子通信性能的影响冰聂敏)任杰)十杨光)2)张美玲)裴昌幸3)1)(西安邮电大学通信与信息工程学院，西安710121)2)(西北工业大学电子信息学院，西安710072)3)(西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，西安710071)(2015年4月12日收到；2015年5月6日收到修改稿)近年来，PM2．5大气污染日益严重，不仅影响空气质量与大气能见度，而且还会对自由空间量子光信号的传输造成影响．然

2、而，有关PM2．5与自由空间量子通信信道参数关系的研究，迄今尚未展开．本文根据PM2．5粒度谱分布函数及其化学成分的消光份额，提出了PM2．5指数、大气湿度与自由空间量子信道衰减的关系；针对幅值阻尼信道和退极化信道，分别建立了PM2．5污染程度与信道容量、信道平均保真度、信道误码率的定量关系．仿真结果表明，当大气湿度为30％，PM2．5指数分别为50和300时，自由空间量子通信信道容量、信道平均保真度、信道误码率分别依次为0．83和0．21，0．91和0．56，0．0048和0．0192．由此可见，PM2．5

3、污染程度对自由空间量子通信性能有显著的影响．因此，为了提高自由空间量子通信的可靠性，应根据PM2．5大气污染状况，自适应调整系统的各项参数．关键词：自由空间量子通信，PM2．5指数，幅值阻尼，退极化信道PACS：03．67．Hk，92．60．hf，03．65．YzDOI：10．7498／aps．64．150301污染越严重，其消光作用就越明显，对自由空间光信号的影响就越严重．1引言自由空间量子通信主要包括卫星量子通信和PM2．5是指大气中直径小于或等于2．5um的平流层量子通信，二者是建立全球量子通信网必不悬

4、浮颗粒．由于PM2．5粒径小，活性强，富含大量可少的重要组成部分．2012年，中国科学技术大学的有毒、有害物质，且在大气中停留时间长、输送距合肥微尺度物质科学国家实验室，与中科院上海技离远，对人体健康、大气环境和能见度的影响巨大．术物理研究所、光电技术研究所等单位组成的联合近年来，PM2．5污染日益严重，所含有的硝酸研究团队，在国际上首次成功地实现了百公里量级盐、硫酸盐、铵盐、有机碳等各种化学成分对光具有的自由空间量子隐形传态和双向纠缠分发证明散射和吸收的作用，产生消光效应，影响大气能见了建立全球卫星量子通信

5、网络的可行性，推动了量度，从而形成阴霾天气．文献fl1定量分析了中国上子卫星通信网络的实用化进程．同年，德国Max—海、西安等城市中PM2．5气溶胶的主要来源，以及Planck研究所与奥地利量子光学与量子信息研究各化学成分在PM2．5质量浓度中所占的百分比，为所(IQOQI)，在LaPalMa岛与Teneri~岛之间，实未来制定防控措施提供了科学依据．文献[2】重点现了自由空间光链路超过143km的量子隐形传态研究了珠三角地区PM2．5在不同污染程度、不同湿通信实验[4】．为未来基于卫星的量子隐形传态奠定度的

6、情况下，不同组分对能见度的消光作用及消光了基础．2013年中国科技大学潘建伟团队，在国际份额．结果表明，PM2．5在空气中浓度越高，空气上首次成功实现无无局域性漏洞的量子纠缠关联国家自然科学基金(批准号：61172071，61201194)和陕西省自然科学基础研究计划(批准号：2014JQ8318)资助的课题十通信作者．E-marl：450205735@qq．corn@2015中国物理学会ChinesePhysicalSocietyt：／／wulixb．iphy．ac．c佗物理学报ActaPhys．Sin．V

7、o1．64，No．15(2015)150301塌缩速度下限测量[5]．对量子力学基本问题进行了系数可表示为一些有益探索，为量子科学实验卫星进行大尺度理6。t(Mm)论基础检验，奠定了必要的技术基础．2014年，意=3(1+日)[(NHn)2SO4+NH4NO3]大利帕多瓦大学研究团队，利用轨道角动量与光学+4[organicsIl+10[soot]+l[soil]偏振组合，实现了量子密钥分发为量子通信网络的实际应用提供了技术保障．+0．6[coarsemassI1对于量子卫星通信而言，携带信息的量子信号+10

8、[clearairscattering]在自由空间传输时，不可避免地会受到环境量子噪：[3(1+日)Pl+4P2+10P3+1P4声的影响．文献『7]研究了中尺度沙尘暴对卫星量+0．6P5]．+10，(1)子通信的影响，为沙尘条件下量子卫星通信的研究上式中，各项系数为每种化学成分的干消光率奠定了基础．文献f81基于米氏散射理论，定量地研究了降雨对微波电磁波的散射及衰减情况．文献(m／g)，H表示大气