海洋湍流对光子轨道角动量量子通信的影响

• 作者: 刘瑞熙 马磊
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 量子通信 轨道角动量 海洋湍流 纠缠衰减
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 总论|GENERAL
• 页码范围: 32-41
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211146

摘要

本文研究了基于光子轨道角动量的量子通信在水下量子信道中受海洋湍流运动的影响.基于Elamassie等提出的海洋湍流功率谱模型,本文建立了不同海洋湍流参数与光子轨道角动量量子通信的单光子探测概率、信道容量、密钥产生率以及双光子共生纠缠度的定量关系,并利用纠缠光子对的共生纠缠度在海洋湍流中的普适衰减特性进一步研究了轨道角动量纠缠光子对在海洋湍流中的最大纠缠距离.研究结果表明:水下量子通信性能和纠缠光子对的共生纠缠度都随海洋湍流的湍流动能耗散率的增大或温度方差耗散率的减小而降低;温度和盐度因素对海洋湍流贡献的比值对水下量子通信的影响在海水是否稳定分层的条件下具有显著的区别;在通过海洋湍流进行量子通信时,增加信号光子的初始轨道角动量量子数可以提高量子密钥分发的密钥产生率和纠缠光子的纠缠衰减抵抗性.