星地量子通信試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理算法研究.pdf

1、量子信息是量子力學(xué)與信息科學(xué)相融合而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科。量子通信是量子信息最接近使用化的分支，由于其以光子作為信息的載體，因而具有經(jīng)典信息無法比擬的安全性，在最近三十年中得到飛速發(fā)展，為當(dāng)前信息安全提供了解決方案。
　　量子通信主要包括試驗(yàn)分發(fā)和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)階段，分發(fā)試驗(yàn)階段主要通過量子編碼完成信息的傳輸，而數(shù)據(jù)處理是通過量子通信算法獲得絕對安全的密鑰序列。
　　本論文對于構(gòu)建星地量子密鑰分發(fā)試驗(yàn)中數(shù)據(jù)后處理相關(guān)理論和關(guān)鍵技

2、術(shù)的研究，主要內(nèi)容包括：介紹了基于同步光的時(shí)間同步算法，提出了一套基于GPS的時(shí)間同步算法，并通過連續(xù)時(shí)間的相關(guān)性，快速實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，然后實(shí)施基矢比對、密鑰糾錯(cuò)和隱私放大等算法操作，最終獲得絕對安全的密鑰序列；在此基礎(chǔ)上，研制了一套量子密鑰分發(fā)試驗(yàn)系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)軟件，完成量子密鑰分發(fā)試驗(yàn)中的跟蹤算法的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化，并通過青海湖白天52km誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)證了跟蹤系統(tǒng)性能的可靠性和數(shù)據(jù)后處理算法的可行性；該數(shù)據(jù)處理算法通過進(jìn)行有效時(shí)

3、間段的篩選算法、符合門寬算法，克服了鏈路效率波動(dòng)、高背景噪聲等影響，最終信號態(tài)誤碼率為1.78％,成碼率為123bps，同時(shí)，該試驗(yàn)的成功為星地全天候量子密鑰分發(fā)提供了理論依據(jù)。最后，我們分析了衛(wèi)星載荷與地面基站之間的徑向距離不斷變化對數(shù)據(jù)后處理的影響以及星地單鏈路和復(fù)合鏈路成碼率下限，選擇了8km和40km的量子密鑰分發(fā)試驗(yàn)對星地復(fù)合鏈路成碼率進(jìn)行了模擬，成碼率為86bps，最終通過理論分析和數(shù)值計(jì)算，驗(yàn)證了基于衛(wèi)星中繼的量子密鑰分發(fā)