Laser & Optoelectronics Progress
星地链路中光放大器对量子密钥分发的性能分析与改进
姜欢窈 Jiang Huanyao, 聂敏 Nie Min, 杨光 Yang Guang, 姚骏海 Yao Junhai
Abstract
研究了光放大器在星地链路中对离散调制连续变量量子密钥分发(DM-CV-QKD)系统的量子密钥率提升及其对系统安全性的影响。通过仿真分析发现,光放大器能够显著提高短距离通信中的量子密钥率,尽管四进制量子密钥分发和八进制量子密钥分发协议在此情境下有效提高了密钥率,但存在较大的退化区域,未能覆盖卫星到地面之间的安全通信距离,导致安全通信距离较短。为突破这一限制,提出了一种新型的十六进制双环调制方式,有效地减小了退化区域并增强了系统的整体可靠性,从而显著提升了密钥率并延长了安全通信距离。此外,还分析了湍流强度、光波长和水平仰角等因素对此系统性能的影响,结果表明,在强湍流条件下,使用高斯调制和十六进制双环调制方式,光放大器仍能有效提升信号质量,其增强区域可以覆盖近地轨道卫星的工作范围,证明了其在复杂环境中的应用价值与重要性。