量子纠缠信号独特的空间关联特性可以突破经典成像所面临的距离、精度等技术壁垒。由此总结纠缠信号“鬼成像”的原理，将之引入导航领域，提出一种基于腔电光力转换器制备的杂化纠缠量子信号的成像方案。通过理论分析和仿真，相比于传统成像方式，其充分利用纠缠微波信号空间关联特性，以“非局域”的方式生成了用经典方法无法看到的图像。在弱信号探测时，信噪比高于经典方案，即成像质量优于经典方案，且具有经典方案不具备的极强的抗大气湍流扰动能力。

卫星授时技术受经典无线电信号测量精度限制，授时精度仅能够达到纳秒量级。本文提出一种基于微波-光波纠缠信号的卫星授时方案，通过腔电光力转换器将微波信号的远距离传输优势与光波信号单光子探测优势有效结合，并利用相共轭处理器解算相位差大小，从而计算出精确的时差信息。经过理论分析和仿真，证明了即使量子信号在低纠缠程度情况下，所提方案可将卫星授时精度提高至皮秒量级。

传统的无线电导航技术借助量子纠缠信号优越的特性可以突破所面临的技术壁垒，实现高精度的测量。结合量子照明的原理和腔电光力转换器，提出了一种基于量子微波纠缠信号的导航测距方案。通过将测距任务模型化为一个多目标假设测试问题，突破了量子照明中二元假设检验的限制。同时，通过理论分析和仿真，证明了所提测距方案在误差指数方面具有优势，且在测距精度上优于经典的测距方案。

卫星钟差确定受限于经典测量的散粒噪声极限,钟差测量精度仅为ns量级。基于军民领域对高精度时间基准的迫切需求,提出了一种基于双路六延迟传送带量子纠缠光的卫星钟差测量方案,并且该方案以传送带协议为基础。首先,通过自发参量下转换制备了频率纠缠光信号。然后,利用HOM (Hong-Ou-Mandel)干涉仪对频率纠缠光信号进行了二阶关联检测解算,进而得到了钟差信息。最后,仿真分析了相关参数对钟差测量的影响。所提方案无需进行到达时间测量,不受色散效应及星地距离的影响,在理论上可以实现ps量级的卫星钟差测量。

罗兰C系统受原子钟以及经典无线电信号测量精度的影响,难以为用户提供高精度授时。提出了一种基于杂化微波-光纠缠的罗兰C系统授时方案,通过腔电光力转换器制备纠缠微波-光信号,并利用纠缠信号的二阶相干函数得到信号传播时间,根据授时时序关系修正用户本地钟时刻并完成授时。仿真分析了腔电光力转换器的参数对授时精度的影响。所提方案在理论上实现了对罗兰C系统授时精度的提高,在抗压制干扰、欺骗干扰等方面都具有一定优势。

惯性导航具有自主性强,隐蔽性好,全天候、全天时工作等优点,成为战略、战术**不可或缺的核心导航方式,同时对惯性器件提出了高精度的要求。基于光阱力的原子加速度计为闭环系统,由于结构中没有机械连接,弹性支撑部分的摩擦阻尼对测量结果的影响较小,具有抗干扰能力强、精度高等优点,是实现小型化高精度加速度计的有效方案。根据瑞利散射模型,建立了单轴双光束加速度计的力学模型,并进行了数值仿真。同时分析并仿真了激光波长、聚焦程度等光阱参数对光阱力的影响。通过对加速度计的灵敏度分析,对参数进行了优化,得到了10 -7g·nm -1(g=10 m·s -2)的测量灵敏度。研究结果表明,基于光阱力的原子加速度计具有较高的测量精度。

目前罗兰C台链中所有台站受到原子钟积累误差和无线电信号测量精度限制,并没有实现高精度时间同步。基于连续变量纠缠交换方式和位于主副台的延迟装置,可以高精度检测纠缠光场正交分量的相位差信息,从而得到主台和多个副台的同步时差信息。经过理论推导和仿真分析可知,利用所提方案能使多台站同步精度达到皮秒级别。通过分析台间同步量子信道的安全性可知,任何外界窃听行为都将导致主副台误码率提高。

罗兰C系统受到原子钟工艺和无线电信号测量精度限制,难以实现台站间高精度时间同步。基于量子纠缠微波信号和腔电光力系统,通过将微波量子信号转换到光频域进行符合探测,可以得到更精准的罗兰C主副台的同步时差信息。经过理论分析和仿真,得出腔中微波和光转换的条件,以及腔内耗散对保真度的影响。通过控制腔的驱动场参数可实现最优相位灵敏度检测,精度水平能达到皮秒量级。相较于原有同步方式,无需使用昂贵原子时钟,无需测量脉冲到达时间,即能有效提高时间同步精度。

基于分束器可产生纠缠的特性,提出基于分束器生成连续变量双模压缩态的方案,并求解纠缠条件。对于50∶50分束器模型,分析并提取相移影响因子后,基于量子态转换和Wigner函数分别分析量子态输出与输入相对压缩角和分束器相移影响因子之间的关系;利用段路明纠缠判据判断输出是否为纠缠态,并定义对数负值衡量输出纠缠度。结果表明,分束器相移影响因子和输入相对压缩角对输出纠缠的影响存在周期性,在半周期内输出表现为不相关到部分纠缠再到最大纠缠的变化;当且仅当在最大纠缠点处,继续增加输入压缩幅,纠缠程度继续增加。实验结果为单模压缩真空态经分束器产生最大纠缠态提供了思路。