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Free-Space Continuous-Variable Quantum Key Distribution Under Temporal Channel Dynamics
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AI
DOI：10.1002/qute.70462.png)
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摘要
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自由空间连续变量量子密钥分发（CV-QKD）的时域动态因大气湍流引起的信道波动而固有复杂。有限状态马尔可夫（FSM）框架为将时域演化映射为状态转移提供了有前景的方法。然而，将其应用于CV-QKD仍具挑战性，因为需要精确表征信道统计特性和时域相关性。本文推导了对数正态（LN）和伽马-伽马（GG）湍流模型下信道透射率和其时间导数的联合概率密度函数（PDF）。基于包含内尺度和外尺度效应的频域解析（SDA）方法，推导了时域信道参数，并量化了自适应光学（AO）的影响。此外，推导了信道损耗的级联穿越率（LCR）以构建FSM框架的状态转移概率（STP），进而用于预测信道透射率的时域演化和可实现密钥速率（SKR）。结果表明，所提出的FSM框架能准确捕捉自由空间CV-QKD的时域动态及湍流引起的波动。在弱湍流条件下，AO增强了时域相关性，提高了平均SKR，并抑制了短期SKR波动。在强湍流条件下，AO改善了平均SKR，但由于物理约束，对时域相关性和波动抑制的提升有限。
Keyword:
adaptive optics
atmospheric turbulence
Continuous-variable quantum key distribution
free-space optics
temporal evolution
期刊
A
IF:
4.3
论文数:
516
被引数:
3.2K
机构
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