本書介紹自由空間量子密鑰分發(fā)的概念和相關(guān)基礎(chǔ)理論，描述自由空間信道的特性，講解模擬量子信號在自由空間中傳播的蒙特卡羅方法，詳細(xì)闡述次諧波大氣湍流相位屏模擬方法及諧波次數(shù)的選取標(biāo)準(zhǔn)，深入討論電離層E層大氣效應(yīng)、天氣條件、海水等因素對量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的影響，介紹利用相敏放大器和相位非敏感放大器對連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行性能改善的方法，探討自由空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的波長選擇問題。
本書可作為高等院校通信工程、電子信息工程、信息安 全等相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)科技人員的參考書。
目前業(yè)界對自由空間量子密鑰分發(fā)技術(shù)已有一定程度的研究，但是圖書市場上系統(tǒng)介紹大氣和海水空間環(huán)境下的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的分析和改進(jìn)方法，以及討論自由空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的波長選擇問題的圖書尚無。本書將彌補(bǔ)這一不足。
本書集作者及其所在團(tuán)隊(duì)近年來的研究經(jīng)驗(yàn)和成果于一體，是理論基礎(chǔ)和新技術(shù)成果的綜合體。
本書內(nèi)容對于研究自由空間量子密鑰分發(fā)的學(xué) 者與研究生來說是很好的入門參考書目；同時(shí)對相關(guān)內(nèi)容具有一定深入的研究，準(zhǔn)備撰寫論文的眾多學(xué) 者與研究生也具有吸引力。
劉濤，
博士，副教授；
2015.10—2017.4，美國亞利桑那大學(xué)訪學(xué)學(xué) 者；2018.9—2019.8，北京郵電大學(xué)訪問學(xué) 者。自2006年起一直在非線性光學(xué)、光纖通信和量子通信領(lǐng)域從事研究，主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、河北省自然科學(xué)基金1項(xiàng)、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)基金5項(xiàng)、以及多項(xiàng)橫向課題；入選河北省“三三三人才工程”計(jì)劃；持有河北省燕趙英才A卡。
第 1章 緒論 1
參考文獻(xiàn) 4
第 2章 量子密鑰分發(fā)的理論基礎(chǔ) 8
2.1 量子信息基礎(chǔ) 8
2.1.1 量子比特及其性質(zhì) 8
2.1.2 量子密度算子 12
2.1.3 量子測量 12
2.2 量子通信信道 13
2.2.1 大氣信道 13
2.2.2 海水信道 19
2.2.3 光纖信道 21
2.3 量子密鑰分發(fā)協(xié)議 22
2.3.1 離散變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議 23
2.3.2 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議 26
2.4 蒙特卡羅法 29
2.4.1 蒙特卡羅法簡介 29
2.4.2 蒙特卡羅法模擬流程 30
2.5 本章小結(jié) 33
參考文獻(xiàn) 34
第3章 大氣湍流效應(yīng)的模擬方法 36
3.1 大氣湍流相位屏模擬方法簡介 36
3.2 大氣湍流相位功率譜密度模型 37
3.3 相位結(jié)構(gòu)函數(shù) 38
3.4 次諧波大氣湍流相位屏模擬方法 40
3.4.1 次諧波大氣湍流相位屏模擬方法的改進(jìn) 41
3.4.2 改進(jìn)次諧波法的準(zhǔn)確性驗(yàn)證 43
3.4.3 不同諧波次數(shù)及采樣點(diǎn)對相位屏的影響 45
3.4.4 不同大氣湍流相位屏模擬方法的比較 47
3.5 次諧波大氣湍流相位屏模擬中最優(yōu)諧波次數(shù)的選取 48
3.5.1 改進(jìn)的綜合功率比評估標(biāo)準(zhǔn) 48
3.5.2 相位結(jié)構(gòu)函數(shù)增量比評估標(biāo)準(zhǔn) 56
3.6 本章小結(jié) 60
參考文獻(xiàn) 60
第4章 電離層E層對自由空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的影響 62
4.1 電離層E層傳輸模型 63
4.2 電離層E層對信道容量的影響 67
4.3 電離層E層對糾纏保真度的影響 70
4.4 電離層E層對量子誤碼率的影響 72
4.5 電離層E層對安全密鑰率的影響 74
4.6 本章小結(jié) 76
參考文獻(xiàn) 77
第5章 大氣效應(yīng)對量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的影響 79
5.1 離散變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng) 79
5.1.1 信道傳輸模型 80
5.1.2 背景光噪聲對系統(tǒng)性能的影響 85
5.1.3 大氣效應(yīng)等對系統(tǒng)性能的影響 98
5.2 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng) 115
5.2.1 信道傳輸模型 115
5.2.2 透射率 120
5.2.3 額外噪聲 122
5.2.4 中斷概率 123
5.2.5 大氣效應(yīng)對系統(tǒng)性能的影響 126
5.3 本章小結(jié) 131
參考文獻(xiàn) 132
第6章 天氣條件對量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的影響 134
6.1 不同天氣條件下的大氣能見度 134
6.1.1 降雪天氣的大氣能見度 134
6.1.2 降雨天氣的大氣能見度 135
6.1.3 霧霾天氣的大氣能見度 136
6.2 降雪對系統(tǒng)性能的影響 138
6.3 降雨對系統(tǒng)性能的影響 139
6.4 霧霾對系統(tǒng)性能的影響 140
6.5 本章小結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 142
第7章 海水對量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的影響 143
7.1 信道傳輸模型 143
7.2 海水光學(xué)性質(zhì)的影響 144
7.2.1 葉綠素濃度垂直分布 144
7.2.2 吸收效應(yīng) 146
7.2.3 散射效應(yīng) 147
7.3 偏振光子的水下傳輸特性 149
7.3.1 散射特性 149
7.3.2 衰減特性 151
7.3.3 偏振特性 154
7.4 海水湍流對系統(tǒng)性能的影響 156
7.4.1 光束漂移 158
7.4.2 光強(qiáng)閃爍 165
7.4.3 海水湍流對信道容量的影響 171
7.4.4 海水湍流對量子誤碼率的影響 174
7.5 本章小結(jié) 177
參考文獻(xiàn) 177
第8章 光放大器對連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)性能的改善 181
8.1 相敏放大器 181
8.2 相位非敏感放大器 184
8.3 兩種放大器對系統(tǒng)性能的影響 188
8.4 本章小結(jié) 199
參考文獻(xiàn) 199
書單推薦
