雷暴云对星地量子链路性能的影响及参数仿真

聂敏; 石力; 杨光; 裴昌幸

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017092

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雷暴云对星地量子链路性能的影响及参数仿真

学术论文 | 更新时间：2024-06-05

- 雷暴云对星地量子链路性能的影响及参数仿真
- Influence of thunderstorm cloud on the performance of satellite-to-ground quantum link and parameters simulation
- 通信学报 2017年38卷第5期页码：31-38
- 作者机构：
  
  1. 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安 710121
  2. 西北工业大学电子信息学院，陕西西安 710072
  3. 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，陕西西安 710071
- 作者简介：
  
  [ "聂敏（1964-），男，陕西乾县人，西安邮电大学教授、硕士生导师，主要研究方向为量子通信、量子信息处理等。" ]
  [ "石力（1993-），男，陕西西安人，西安邮电大学硕士生，主要研究方向为量子通信等。" ]
  [ "杨光（1977-），女，陕西西安人，西安邮电大学讲师，主要研究方向为通信网的性能与管理、量子通信等。" ]
  [ "裴昌幸（1945-），男，陕西泉县人，西安电子科技大学教授、博士生导师，主要研究方向为无线通信、通信抗干扰、网络测量、电视系统、高频电子线路以及现代滤波网络等。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目;The National Natural Science Foundation of China(61172071);国家自然科学基金资助项目;The National Natural Science Foundation of China(61201194);陕西省自然科学基础研究计划基金资助项目;The Natural Science Research Foundation of Shaanxi Province(2014JQ8318);陕西省国际科技合作与交流计划基金资助项目;The International Scientific and Technological Cooperation and Exchange Program of Shaanxi Province(2015KW-013);陕西省教育厅科研计划基金资助项目(16JK1711)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2017092
  中图分类号： P427
- 网络出版日期：2017-05，
  
  纸质出版日期：2017-05-25
- 稿件说明：
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聂敏, 石力, 杨光, 等. 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, 2017,38(5):31-38.

Min NIE, Li SHI, Guang YANG, et al. Influence of thunderstorm cloud on the performance of satellite-to-ground quantum link and parameters simulation[J]. Journal on communications, 2017, 38(5): 31-38.
聂敏, 石力, 杨光, 等. 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, 2017,38(5):31-38. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2017092.

Min NIE, Li SHI, Guang YANG, et al. Influence of thunderstorm cloud on the performance of satellite-to-ground quantum link and parameters simulation[J]. Journal on communications, 2017, 38(5): 31-38. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2017092.

摘要

为了研究雷暴云对星地量子链路信道的影响，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，得到了粒子浓度、电荷密度与链路衰减系数的关系。建立了粒子浓度、电荷密度与信道容量、信道平均保真度、信道生存函数和量子密钥分发系统误码率之间的关系。仿真结果表明，雷暴云对星地量子链路性能有显著的影响。所以，应根据雷暴云的预报情况，自适应调整量子卫星通信系统的各项参数，以提高星地链路的可靠性。

Abstract

In order to investigate the effect of thunderstorm cloud on the performance of satellite-to-ground quantum link

according to the extinction cross section and the number concentration distribution function of the charged particle in the thunderstorm cloud

the relationships among the particle concentration

charge density and link attenuation of charged particles in atmosphere were established.The relationship between the atmospheric concentration of charged particles

the charge density on the average channel capacity

channel fidelity

channel survival function and bit error rate of quantum key distribution system were put out.The simulation results show that the thunderstorm cloud has a significant effect on the performance of the satellite-to-ground quantum link.So in order to improve the reliability of satellite-ground quantum communication

the system parameters should be adjusted according to the forecast of the thunderstorm cloud.

关键词

Keywords

references

JIN X M , REN J G , YANG B , et al . Experimental free-space quantum teleportation [J ] . Nature Photonics , 2010 , 4 : 376 - 381 .

YIN J , REN J G , LU H , et al . Quantum teleportation and entanglement distribution over 100-kilometre free-space channels [J ] . Nature , 2012 , 488 : 185 - 188 .

YIN J , CAO Y , YONG H L , et al . Lower bound on the speed of nonlocal correlations without locality and measurement choice loopholes [J ] . Physical Review Letters , 2013 , 110 :260407.

VILLORESI P , JENNEWEIN T , TAMBURIN F , et al . Experimental verification of the feasibility of a quantum channel between space and Earth [J ] . New Journal of Physics , 2008 , 10 :033038.

许华醒 . 量子通信网络发展概述 [J ] . 中国电子科学研究院学报 , 2014 , 9 ( 3 ): 259 - 271 .

XU H X . Overview of the development of quantum communication networks [J ] . Journal of China Academy of Electronics and Information Technology , 2014 , 9 ( 3 ): 259 - 271 .

王宁宁 , 谭涌波 , 师正 , 等 . 耦合气溶胶模块的雷暴云起电模式 [J ] . 高原气象 , 2013 , 32 ( 2 ): 2541 - 2548 .

WANG N N , TAN Y B , SHI Z , et al . Thunderstorm cloud electrification model after coupled aerosol module [J ] . Plateau Meteorology , 2013 , 32 ( 2 ): 2541 - 2548 .

阎毅 , 裴昌幸 , 韩宝彬 , 等 . 平流层量子通信系统地空路径传播特性研究 [J ] . 电波科学学报 , 2008 , 23 ( 5 ): 834 - 837 ,846.

YAN Y , PEI C X , HAN B L , et al . Study of propagating on Earth-space paths in stratospheric quantum communication system [J ] . Chinese Journal of Radio Science , 2008 , 23 ( 5 ): 834 - 837 +846.

聂敏 , 任杰 , 杨光 , 等 . 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 , 64 ( 15 ):150301.

NIE M , REN J , YANG G , et al . Influences of PM2.5 atmospheric pollution on the performance of free space quantum communication [J ] . Acta Physica Sinica , 2015 , 64 ( 15 ):150301.

聂敏 , 任家明 , 杨光 , 等 . 冰水混合云对量子卫星通信性能的影响 [J ] . 物理学报 , 2016 , 45 ( 9 ):0927004.

NIE M , REN J M , YANG G , et al . Influences of the Ice-water mixed clouds on the performance of quantum [J ] . Acta Photonica Sinica , 2016 , 45 ( 9 ):0927004.

聂敏 , 尚鹏刚 , 杨光 , 等 . 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 , 63 ( 24 ):240303.

NIE M , SHANG P G , YANG G , et al . Influences of mesoscale sandstorm on the quantum satellite communication channel and performance simulation [J ] . Acta Physica Sinica , 2014 , 63 ( 24 ):240303.

张自嘉 , 王其 , 孙亚杰 , 等 . 大气带电粒子对电磁波的散射研究 [J ] . 电波科学学报 , 2011 , 26 ( 4 ): 758 - 764 .

ZHANG Z J , WANG Q , SUN Y J , et al . Scattering of electromagnetic waves by charged partcles in atmosphere [J ] . Chinese Journal of Radio Science , 2011 , 26 ( 4 ): 758 - 764 .

ZHOU H Y , HE Q S , JING Z X , et al . Attenuation of electromagnetic wave propagation in sandstorms incorporating charged sand particles [J ] . The European Physical Journal E , 2005 , 17 : 181 - 187 .

闵星 , 李兴财 , 李新碗 , 等 . 带电沙尘暴对电磁波传播过程的影响 [J ] . 光学学报 , 2015 , 35 ( 1 ): 413 - 420 .

MIN X , LI X C , LI X W , et al . Effects of charged sandstorm on electromagnetic wave propagation [J ] . Acta Optica Sinica , 2015 , 35 ( 1 ): 413 - 420

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 , 30 ( 3 ): 429 - 436 .

ZHANG Z J , PAN Q , CHEN H X . Mie scattering of electromagnetic waves by charged sphere particle [J ] . Chinese Journal of Radio Science , 2015 , 30 ( 3 ): 429 - 436 .

MARCO L . 量子雷达 [M ] . 周万幸 , 吴鸣亚 , 胡明春 , 等 ,译. 北京 : 电子工业出版社 , 2013 : 15 - 17 .

MARCO L . Quantum Radar [M ] . Translated by ZHOU W X,WU M Y,HU M C,et al . Beijing : Publishing House of Electronics IndustryPress , 2013 : 15 - 17 .

DENG X J , WU D , YU J Z , et al . Characterization of secondary aerosol and its extinction effects on visibility over the pearl river delta region,China [J ] . Journal of the Air ＆ Waste Management Association , 2013 , 63 ( 9 ): 1012 - 1021 .

尹浩 , 马怀新 . 军事量子通信概论 [M ] . 北京 : 军事科学出版 , 2006 : 227 - 228 .

YIN H , MA H X . Introduction to quantum communication in military [M ] . Beijing : Military Science PressPress , 2006 : 227 - 228 .

NIELSEN M A , CHUANG I L . 量子计算和量子信息(二) [M ] . 郑大钟,赵千川,译.北京 : 清华大学出版社 , 2005 : 57 - 60 .

NIELSEN M A , CHUANG I L . Quantum computation and quantum information [M ] . translated by ZHENG D Z,ZHAO Q C,et al . Beijing : TsingHua University PressPress , 2005 : 57 - 60 .

LIAO X P , FANG M F , FANG J S , et al . Preserving entanglement and the fidelity of three-qubit quantum states undergoing decoherence using weak measurement [J ] . Chinese Physics B , 2014 , 23 ( 2 ):020304.

聂敏 , 张琳 , 刘晓慧 , 等 . 量子纠缠信令网 Poisson 生存模型及保真度分析 [J ] . 物理学报 , 2013 , 62 ( 23 ):230303.

NIE M , ZHANG L , LIU X H , et al . Poisson survival model of quantum entanglement signaling network and fidelity analysis [J ] . Acta Physica Sinica , 2013 , 62 ( 23 ):230303.

聂敏 , 王允 , 杨光 , 等 . 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 , 65 ( 2 ):020303.

NIE M , WANG Y , YANG G , et al . Optimal mean photon number of decoy state protocol based on chameleon self-adaptive strategy under the background of rainfall [J ] . Acta Physica Sinica , 2016 , 65 ( 2 ):020303.

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