星地量子密鑰分發(fā)中同步方法的研究.pdf

1、量子密鑰分發(fā)基于量子力學(xué)的基本定律，應(yīng)用海森堡不確定原理和量子態(tài)不可克隆定理實(shí)現(xiàn)的無條件的絕對安全的保密通信，以其絕對的安全性在各個國家各個領(lǐng)域競相追逐。目前在地面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)兩百公里的量子密鑰分發(fā)，但是受信道衰減和目前技術(shù)的限制地面量子密鑰分發(fā)在距離上很難大幅提升。以衛(wèi)星為中繼的量子密鑰分發(fā)成為遠(yuǎn)距離量子通信最切實(shí)可行的方案之一。
　　為進(jìn)行星地之間的量子密鑰分發(fā)，需要完成對發(fā)送端和接收端的測量事例在時間上進(jìn)行同步，達(dá)到收發(fā)雙方量子

2、信號一一映射的目的。因此時間同步成為了星地量子密鑰分發(fā)成功的關(guān)鍵部分之一，同步性能的優(yōu)劣將直接影響最終密鑰分發(fā)的結(jié)果。
　　星地量子密鑰分發(fā)中的同步方法是本論文的主要研究內(nèi)容?；贐B84方案的量子密鑰分發(fā)，這里提出了四種同步方案，分別是基于GPS脈沖的時間同步方法、基于同步光外同步的時間同步方法、同步光與量子光共波長以及同步光與量子光不共波長的內(nèi)同步時間方案。
　　發(fā)射端和接收端采集裝置的晶振頻率偏差將導(dǎo)致兩端采集的時間不

3、一致。因此需要精確的得到采集裝置的頻率差，并以此校準(zhǔn)收發(fā)雙方時間。由于GPS脈沖不具有累計誤差的特性，利用此性質(zhì)可以在收發(fā)兩端探測GPS信號并且采集量子脈沖信號。以此便可利用兩端采集的GPS時間差，根據(jù)文中提出的頻率補(bǔ)償算法來實(shí)現(xiàn)時間同步的目的?；谕焦獾耐馔綍r間同步方案相對于GPS同步方案擁有更高的同步精度。該方案在GPS時間同步方案的基礎(chǔ)上增加了高強(qiáng)度的同步光脈沖，與量子光相比同步光只是用于傳輸基準(zhǔn)信號，沒有加載量子態(tài)，發(fā)射的能

4、量較高且頻率比量子光低的多，故在接收端同步光很容易被獲取。利用量子光與同步光的比例關(guān)系同步量子信號。同步光的外同步方案與內(nèi)同步方案基本相同，其主要區(qū)別在于內(nèi)同步方案同步光驅(qū)動信號與量子光驅(qū)動信號同源。因此發(fā)射端無需采集同步信號，節(jié)省時間測量資源以及存儲資源。課題提出的同步方案很好的解決了星地量子密鑰分發(fā)中同步精度高衛(wèi)星資源利用少的問題。四種同步方案在100MHz的發(fā)射頻率33dB衰減信道下，其同步精度、密鑰誤碼率、密鑰成碼率分別為：GP