收藏本站
《西安邮电大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大气带电粒子对星地量子链路通信性能影响的研究

石力  
【摘要】:量子通信是量子论和经典信息论相结合后,所发展出的新型交叉学科。研究和实验结果表明,由于量子独有的天赋特征,量子通信具有其他通信体系所无可比拟的安全性。而全球量子通信的广域网建设必将成为不远将来量子通信研究范畴的重点。而量子卫星通信具有安全保密、系统容量大等亮点,对于军事、金融等领域具有重大的应用价值,是构建全球量子通信网的重要组成部分,已成为本领域当前的研究热点。2016年8月16日1时40分,中国发射了“墨子号”科学实验卫星,此次量子卫星的成功发射,也标志着中国对量子通信研究与发展的支持与重视。随后,中国科学院的研究人员将借助量子卫星平台,进行一系列验证性实验,以期突破量子通信在各个方面的技术障碍。基于量子卫星通信的星地量子链路,是建立全球量子通信广域网络所不可或缺的重要组成部分。然而,现阶段在大气带电粒子所引起的各种极端天气条件下,对星地量子链路通信性能影响方面的研究很少,为此本文结合量子卫星通信基本理论,分析了大气带电粒子对星地量子链路光量子信号传输的衰减模型,侧重于研究,光量子信号与带电粒子所引起的各极端自然环境,相互影响的关系,详细地研究了雷暴云、带电沙尘暴等恶劣天气对星地量子链路通信性能的影响,为以后量子卫星通信的更深层次的研究奠定了理论参考依据。本文的创新点主要分为:一、根据雷暴云中大气带电粒子的消光截面与数目浓度分布函数,得到了大气带电粒子浓度、电荷密度与星地量子链路衰减系数的关系并进行了参数仿真。针对退极化信道和振幅阻尼信道,构建了大气带电粒子浓度、电荷密度与星地量子链路信道容量之间的函数关系并进行了仿真分析。针对退极化信道,构建了大气带电粒子浓度、电荷密度与星地量子链路信道平均保真度、信道生存函数之间的关系并进行了参数仿真和数据分析。二、根据非球形大气带电粒子的消光截面,并结合谱分布函数,得到了椭球形、切比雪夫大气带电粒子等效半径、粒子浓度与星地量子链路衰减系数的关系。建立了椭球形、切比雪夫大气带电粒子等效半径、电荷密度及传输扩散时间与星地量子链路纠缠度之间的关系。剖析了大气能见度与星地量子链路通信保真度之间的定量关系。并在章节末尾处,首次把本文数据与前人研究成果进行了数据对比分析。三、为了研究带电沙尘粒子本身物理特性与星地量子链路光子能量、密钥分发和信道建立速率之间的关系。按照带电沙尘粒子的谱分布函数与前向散射振幅,提出了带电沙尘暴对光量子信号的消光衰减表达式。在其中,首次将带电粒子的荷质比这一表征粒子带电性的参量,考虑进运算。同时,还对全文进行了概括总结,并展望了量子卫星通信未来的发展,将多个量子卫星的星间切换考虑其中,最终实现全球广域量子网络。
【学位授予单位】:西安邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O413;TN91

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 聂敏;唐守荣;杨光;张美玲;裴昌幸;;中纬度地区电离层偶发E层对量子卫星通信性能的影响[J];物理学报;2017年07期
2 聂敏;任家明;杨光;张美玲;裴昌幸;;非球形气溶胶粒子及大气相对湿度对自由空间量子通信性能的影响[J];物理学报;2016年19期
3 杨光;廉保旺;聂敏;;Decoherence suppression for three-qubit W-like state using weak measurement and iteration method[J];Chinese Physics B;2016年08期
4 聂敏;王允;杨光;张美玲;裴昌幸;;降雨背景下诱骗态协议最优平均光子数的变色龙自适应策略[J];物理学报;2016年02期
5 任杰;聂敏;杨光;裴昌幸;;自然环境中多因子对自由空间量子通信性能的影响[J];光子学报;2015年12期
6 阎兆鹏;聂敏;杨光;;光纤信道中量子信令的传输损伤及修复策略[J];通信学报;2015年07期
7 聂敏;任杰;杨光;张美玲;裴昌幸;;PM2.5大气污染对自由空间量子通信性能的影响[J];物理学报;2015年15期
8 闵星;李兴财;李新碗;马鑫;;带电沙尘暴对电磁波传播过程的影响[J];光学学报;2015年01期
9 聂敏;尚鹏钢;杨光;张美玲;裴昌幸;;中尺度沙尘暴对量子卫星通信信道的影响及性能仿真[J];物理学报;2014年24期
10 张自嘉;潘琦;陈海秀;;带电粒子的Mie散射研究[J];电波科学学报;2015年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 聂敏;潘越;杨光;孙爱晶;禹赛雅;张美玲;裴昌幸;;非均匀水流中涌浪运动对水下量子通信性能的影响[J];物理学报;2018年14期
2 袁涛;余兴国;王飞;;浓雾天气下下一代移动通信信道模型研究[J];宁夏师范学院学报;2018年04期
3 贾娜;聂敏;杨光;张美玲;裴昌幸;;基于十粒子Cluster态的受控双向量子隐形传态在噪声背景下的纠缠特性及保真度优化方法[J];量子光学学报;2018年02期
4 罗欢;肖卉;;含突发E层的电离层模型建立及其在测高中的应用[J];物理学报;2018年07期
5 Shi Li;Nie Min;Yang Guang;Pei Changxing;;Effect of non-spherical atmospheric charged particles and atmospheric visibility on performance of satellite-ground quantum link and parameters simulation[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2017年06期
6 常乐;聂敏;杨光;张美玲;裴昌幸;;中层海水水色三要素对水下量子通信性能的影响[J];量子光学学报;2017年04期
7 唐守荣;聂敏;杨光;张美玲;裴昌幸;;空间尘埃等离子体对量子卫星通信性能的影响[J];光子学报;2017年12期
8 聂敏;石力;杨光;裴昌幸;;雷暴云对星地量子链路性能的影响及参数仿真[J];通信学报;2017年05期
9 贾娜;聂敏;杨光;张美玲;裴昌幸;;宇宙微波背景辐射对量子卫星信道性能及纠缠储备量的影响[J];量子光学学报;2017年02期
10 郭业才;蔡力坚;赵卫娟;张秀再;;雾霾天气下卫星信道三状态Markov模型研究[J];系统仿真学报;2017年05期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 聂敏;任家明;杨光;张美玲;裴昌幸;;冰水混合云对量子卫星通信性能的影响[J];光子学报;2016年09期
2 吴承峰;杜亚男;王金东;魏正军;秦晓娟;赵峰;张智明;;弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的性能优化分析[J];物理学报;2016年10期
3 聂敏;任杰;杨光;张美玲;裴昌幸;;PM2.5大气污染对自由空间量子通信性能的影响[J];物理学报;2015年15期
4 卜一川;赵永凯;陈正岩;张佩;黄惠杰;;基于光散射的实时气溶胶粒子形状识别技术研究[J];中国激光;2015年04期
5 闵星;李兴财;李新碗;马鑫;;带电沙尘暴对电磁波传播过程的影响[J];光学学报;2015年01期
6 卢道明;;原子与耦合腔相互作用系统中量子态保真度演化[J];光子学报;2015年06期
7 聂敏;尚鹏钢;杨光;张美玲;裴昌幸;;中尺度沙尘暴对量子卫星通信信道的影响及性能仿真[J];物理学报;2014年24期
8 邱昌东;卢道明;;扩散过程中弱相干光场的退相干[J];光子学报;2015年02期
9 胡钰安;叶志清;;基于四粒子GHZ态的可控量子双向隐形传态及安全性[J];光子学报;2014年08期
10 黄红莲;易维宁;乔延利;;基于航空偏振相机的海上气溶胶光学特性反演与验证[J];光学学报;2014年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 科探;;月球为什么会有水[J];丹东海工;2010年00期
2 邢永恒;;带电粒子在混合场的运动[J];中国高新区;2018年02期
3 任振忠;宫建平;;带电粒子在电场中的运动[J];晋中学院学报;2017年03期
4 李兴远;;带电粒子在有界匀强磁场中的碰撞问题探究[J];中学课程辅导(教师教育);2016年23期
5 刘仁海;;赏析带电粒子过某一定点问题[J];湖南中学物理;2016年12期
6 段红新;;带电粒子在磁场中的运动检测题[J];中学生数理化(高二);2017年01期
7 唐盟涵;;圆形边界磁场问题求解策略[J];中学生数理化(高二);2017年01期
8 许彦廷;;带电粒子在直边界匀强磁场中的运动[J];中学生数理化(高二);2017年01期
9 张秀峰;;如何吃透“回旋加速器”的工作原理[J];中学生数理化(高二);2017年01期
10 林明豹;;自制教具在“带电粒子在磁场中运动”教学中的应用[J];中学理科园地;2016年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘健;肖建元;秦宏;于治;;带电粒子在外电磁场中运动的离散描述[A];第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集[C];2013年
2 赵文荣;卢涵林;于伟翔;;带电粒子激发曲线测量[A];第九届全国核物理大会论文摘要汇编[C];1994年
3 姚淑德;吴名枋;周生强;孙长春;孙昌;张亚伟;;带电粒子的沟道效应研究[A];Hyperfine Interaction and Nuclear Solid State Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2001年
4 卡斯木江·买买提;;例析切伦柯夫效应[A];中国教育学术论坛(第二卷)[C];2006年
5 石磊;肖坤祥;钱沐杨;;带电粒子在微型潘宁离子源中的动力学仿真[A];中国核科学技术进展报告(第三卷)——中国核学会2013年学术年会论文集第6册(核物理分卷、计算物理分卷、粒子加速器分卷)[C];2013年
6 陈宏斌;郑志刚;;带电粒子在二维势场中的合作定向输运[A];全国复杂系统研究论坛论文集(二)[C];2005年
7 韩洪银;王屹华;;核三分裂变轻带电粒子发射机制探讨[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
8 仲维英;霍宏暹;;地球同步轨道卫星星内带电粒子测量系统[A];空间探测的今天和未来——中国空间科学学会空间探测专业委员会第七次学术会议论文集(上册)[C];1994年
9 陈龙溪;马志为;钟方川;;带电粒子径向运动对旋转磁场电流驱动的影响[A];第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要[C];2008年
10 朱金涛;刘国福;杨俊;张磊;;带电粒子鉴别的脉冲波形分析法比较研究[A];第十七届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2014年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 秦德岐;带电粒子流干扰地球?[N];新华每日电讯;2000年
2 记者 任海军 王大军;太阳打“喷嚏” 地球就“感冒”[N];新华每日电讯;2003年
3 湖北省枣阳市第一中学 刘成斌;带电粒子在有界匀强磁场中的运动[N];学知报;2010年
4 天津市第四十二中学 姜学军 张秀芬;带电粒子在电场中的运动轨迹发生偏转演示器[N];大众科技报;2004年
5 ;太阳风暴将抵达地球[N];光明日报;2010年
6 记者 吴越;全球不会大范围停电[N];中国气象报;2010年
7 记者 刘霞;人类航天器2018年“亲密”接触太阳[N];科技日报;2015年
8 王金元;太阳风暴给地球带来什么?[N];中国绿色时报;2003年
9 记者 李斌;“太阳风暴”直奔地球[N];人民日报;2000年
10 李莉 李枫 张新 东方晓;太阳伤风 地球感冒[N];北京科技报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王伟;实际高强度激光束的描述和激光加速带电粒子特性的研究[D];复旦大学;2006年
2 李春芝;带电粒子与表面/界面电子气相互作用的量子流体动力学研究[D];大连理工大学;2009年
3 张莹莹;运动带电粒子与纳米结构物质相互作用尾流效应和沟道过程的研究[D];大连理工大学;2015年
4 周代梅;带电粒子快度密度与电荷起伏作为QGP信号的研究[D];华中师范大学;2003年
5 张根发;带电粒子辐照硼硅酸盐玻璃导致其微观结构、表面形貌和机械性能变化的研究[D];兰州大学;2014年
6 张玲玉;带电粒子在等离子体中传输特性的模拟研究[D];中国科学院研究生院(近代物理研究所);2015年
7 王新成;基于上海EBIT的碰撞平台—全信息带电粒子动量谱仪建设[D];复旦大学;2009年
8 颜强;带电粒子在固体中的输运及辐照损伤建模研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
9 金晓林;电子回旋共振放电的PIC/MCC模拟[D];电子科技大学;2007年
10 王仁生;通过轻带电粒子发射研究裂变反应中的对称能效应[D];清华大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石力;大气带电粒子对星地量子链路通信性能影响的研究[D];西安邮电大学;2018年
2 周燕;带电粒子在电磁场中运动问题命制思路[D];重庆师范大学;2017年
3 安盛柏;带电粒子与微纳材料相互作用机理的研究[D];大连理工大学;2012年
4 储贻道;高变化率脉冲磁场的产生及其对肿瘤细胞带电粒子的影响[D];重庆大学;2015年
5 王宏利;带电粒子辐照下石英玻璃和光学器件损伤性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 周承双;中低能区重离子反应中轻带电粒子出射的动力学研究[D];广西师范大学;2012年
7 顾彦珺;激光等离子体自通道中带电粒子加速机制的理论研究[D];复旦大学;2010年
8 危达;地球磁场中任意投掷角的带电粒子运动轨迹研究[D];长沙理工大学;2014年
9 王志国;等离子体介质中线极化电磁波对带电粒子的加速[D];北京化工大学;2016年
10 刘庆飞;离子壁垒膜对带电粒子的阻止和透过性能研究[D];长春理工大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026