白天自由空间量子密钥分发研究

由于白天背景噪声过强，目前绝大多数量子通信实验都只能在夜晚进行，因此抑制白天背景噪声技术是实现全天候不间断量子通信的关键，一旦技术突破基于飞机、飞艇平台等不宜在夜晚进行的量子密钥分发实验将可以很好的实现，这样极大的拓展量子通信的应用领域。白天背景噪声的主要贡献来自于太阳光，但在光谱上太阳光并不是全波段明亮的，在某些位置是存在暗线的，如太阳Fraunhofer谱线位置，采用太阳Fraunhofer特征谱线作为量子通信的工作波长，那么太阳光在此波段就是相对黑暗的，配合高精度的光谱滤波、空间滤波和实践滤波技术可以将白天的背景噪声水平降低到合适量子通信能实验进行的程度，从而能够实现全天候不间断的量子通信过程，这将大大的推动量子通信实用化的进程。

由于白天背景噪声过强，目前绝大多数量子通信实验都只能在夜晚进行，因此抑制白天背景噪声技术是实现全天候不间断量子通信的关键，一旦技术突破基于飞机、飞艇平台等不宜在夜晚进行的量子密钥分发实验将可以很好的实现，这样极大的拓展量子通信的应用领域。白天背景暗计数主要来自进入接收市场的太阳背景光，项目组开发了远距离高效单模光纤耦合接收技术，在保证信道效率的基础上大幅度的降低了系统接收视场，从而有效地降低了背景暗计数。同时项目组采用自由空间大气传输窗口的1550nm通信波段多为信号载体波长，利用上转换探测器大大提高了对通信波段光子的探测效率，配合高精度的光谱滤波、空间滤波和实践滤波技术可以将白天的背景噪声水平降低到合适量子通信能实验进行的程度。项目组在上海和青海湖地区分别建立了外场实验基地，完成了12公里和52公里白天量子密钥分发实验，为实现全天候不间断的量子通信过程奠定了重要的技术基础，这将大大的推动量子通信实用化的进程。