海水中量子光通信磁场干扰特性研究

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近些年,量子信息技术受到各国的重视,量子通信的技术已经在陆地通信的区域内取得了成果,可以实现百余公里进行信息的传输,验证了星地间1200公里的纠缠光子对分发,量子光通信以光子偏振态进行编码传输,可以为水下通信提供可靠的信息安全技术,但是海水作为水下通信光子传输的信道,是一种光电特性极其复杂的多组分介质,海水在不同区域、不同温度、不同压力、不同地磁环境下,呈现出复杂的光学性质,并对水下量子光通信的传输产生一定的影响。研究和分析地磁环境中海水中量子光通信的传输特性,有利于民业、军事等方面。本文从海水中光的吸收、折射以及偏振态三个方面进行实验,对海水的不同组分盐溶液在磁场环境下其光学特性进行深入研究。首先,介绍海水的组成成分多样性及光学性质,并从理论上分析海水对光的衰减(包括吸收与散射);在实验中使用紫外分光光度计分别测量不同组分盐溶液的吸光度,进行分析与讨论。实验测量了磁场环境下不同组分溶液的电导率与折射率的变化规律,从微观角度进行分析与讨论;然后通过搭建实验台进行模拟地磁环境中量子光通信在海水中的传输研究,实验测量给出了磁场环境下,偏振度与不同组分盐溶液浓度、磁场强度之间的关系以及不同组分盐溶液的旋光角与磁场强度的关系,进行数据分析,建立关系式,得出偏振度随浓度增大而减小,并与磁场强度呈负相关。在一定的传输路程下,不同磁场强度对盐溶液的偏振度、旋光角影响不同。通过研究外加磁场对量子光通信在海水传输的特性影响,掌握了微观上分子与分子间、分子与离子间以及离子与离子之间的水合作用,揭示了磁场对其特性影响的机理,实验研究的成果对磁场环境中海下光通信、海下探测以及海下成像等提供一定的实验基础,对海下量子通信具有潜在的价值。
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