量子光学

综合考虑泡沫粒径分布、散射系数和泡沫层厚度及入射角、风速的影响，基于光子量子特性，建立了风驱随机波动海面覆盖水气泡层的“泡沫-不规则海面”复合模型。据此给出了空-水QKD系统的误码率公式，并结合蒙特卡罗算法模拟，详细讨论了各参量对光子偏振量子态、量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）误码率及传输距离的影响，分析了“泡沫-不规则海面”下4强度BB84 空-水QKD系统性能。结果表明：泡沫层厚度和散射系数越大，光子退偏程度越高，保真度越小，从而加剧偏振量子态变化，引入更多误码；且偏振误码率随光源入射角的增大而增加；此外，风速增大导致空-水QKD系统量子误码率上升，安全传输距离缩短；同时随泡沫层厚度增加，空-水QKD系统密钥生成率和安全传输距离减小，当泡沫层增至6 cm并考虑最大偏振误码率时，最大安全距离由144 m下降到101.3 m，但仍满足水下航行器100 m安全潜深要求。这在理论上验证了空-水QKD的可行性，并对其研究具有一定参考价值。

王潋, 周媛媛, 周学军, 张政, 陈霄. 泡沫覆盖不规则海面的空-水量子密钥分发研究[J]. 光学学报, 2018, 38(10): 2.  复制并引用该论文