中到强湍流空间中的量子通信

自 60 年代激光发明以来，最基础的通信信道之一是自由空间光信道。对于此类信道，通常需考虑若干效应，包括衍射、折射、大气消光、指向误差，以及最重要的湍流。由于所有这些不利特性，自由空间光（FSO）信道比稳定的基于光纤的链路更难研究。出于相同原因，直到最近才得以确立自由空间信道中量子通信可实现的终极性能，以及连续变量（CV）量子密钥分发（QKD）的实用速率。与主要聚焦于弱湍流体制的既往文献不同，本工作考虑更具挑战性的中到强湍流体制下的 FSO 信道，其中光束展宽与破碎效应比光束漂移更为重要。该体制可能出现在地面长距离自由空间链路、到高空平台系统（HAPS）的上行链路，以及更令人感兴趣的地平线附近卫星的下行链路中。在此体制下，我们严格研究了量子通信的终极极限，并表明可使用 CV-QKD 提取可组合密钥。