Page 208 - 当代控制理论及应用技术概论

当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

连接，中继站本身不存储数据，仅存储一些中间量子态，对窃取信息毫无用处，
故不存在泄露问题。但是，目前中继水平法完全脱离经典信道，仍需继续研究。
量子中继设计需要考虑纠缠交换、纠缠钝化以及量子存储等。其中，量子
存储能存储量子比特，量子纠缠可解决部分存储不完美现象。目前，量子态存储
的各种技术方案，如气态冷原子系综和稀土离子掺杂晶体等，在存储时间、保真

度、存储容量以及效率等指标上都各有优劣，但都不能同时满足全部指标要求。
因此，量子存储和量子中继技术仍有待研究和突破。
7. 单光子探测技术

单光子探测器是量子通信系统的核心，能直接影响量子通信的通信距离、
成码率、误码率以及安全性等，具体体现在暗计数和探测效率等指标上。目前，
常见的探测器件包括雪崩光电二极管、光电倍增管、电荷耦合器件、超导探测器
以及量子点探测器等。由于实际器件无法满足理想条件，因此仍需继续研究，逐
渐逼近理论上的绝对安全。

8. 自由空间天地量子通信应用技术
由于光纤受衰减影响，在无量子中继的情况下，光纤量子通信的有效距离，
只有几百千米。光子在大气中有衰减，在太空中无衰减，不仅能克服地表曲率，

而且不存在双折射效应。因此，基于人造卫星和空间站等空间平台中转的自由空
间天地量子通信技术切实可行。
以卫星为例，卫星和地面站始终处于高速相对运动中。在姿态变动和振动
影响的情况下，建立高效稳定的量子信道需要天地链路高精度跟踪和精确指向。
卫星根据地面站点位计算大致方位，将捕获相机指向地面站捕获上行的信标光，

随后卫星瞄准地面站，发射发散角较小的下行信标光，地面站探测到来自卫星的
信标进入跟踪状态。双方均跟踪对方视轴后，卫星平台发射量子光。由于终端间
高速运动带来的超前偏差，因此将量子光瞄准接收端。

为提取有效信号需校准两端钟差，实现时间同步。一般采用艾丁顿时间同步，
通过将时钟的同步脉冲发送至地面，由地面根据同步脉冲实现时间同步。天地间
在高速运动，需根据相对位置实时补偿多普勒效应和时间抖动带来的影响，其补
偿效果取决于通信双方对天地间相对运动估算的准确程度。
（三）量子通信技术在航天系统中的应用

1. 航天领域中量子通信的工程化应用

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