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)基于量子力學的基本定律，應用海森堡不確定原理和量子態(tài)不可克隆定理實現(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域競相追逐。目前在地面已經(jīng)實現(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)成為遠距離量子通信最切實可行的方案之一。
　　為進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行同步，達到收發(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)文中提出的頻率補償算法來實現(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上增加了高強度的同步光脈沖，與量子光相比同步光只是用于傳輸基準信號，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系同步量子信號。同步光的外同步方案與內同步方案基本相同，其主要區(qū)別在于內同步方案同步光驅動信號與量子光驅動信號同源。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