基于 FPGA 的星地量子信号同步方案

doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2022.03.011

量子电子学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (3): 404-410.doi: 10.3969/j.issn.1007-5461.2022.03.011

基于 FPGA 的星地量子信号同步方案

李叶, 金标, 王潮泽, 李凤芝, 刘尉悦∗

( 宁波大学信息科学与工程学院, 浙江宁波315211 )

收稿日期:2021-06-27 修回日期:2021-08-12 出版日期:2022-05-28 发布日期:2022-05-28
通讯作者: E-mail: liuweiyue@nbu.edu.cn E-mail: liuweiyue@nbu.edu.cn
作者简介:李叶( 1996 - ), 女, 安徽蚌埠人, 研究生, 主要从事量子通信方面的研究。E-mail: 584117694@qq.com
基金资助:
Supported by Natural Science Foundation of Zhejiang Province (浙江省自然科学基金, LY21F050003)

Synchronization scheme of satellite-ground quantum signal based on FPGA

LI Ye, JIN Biao, WANG Chaoze, LI Fengzhi, LIU Weiyue∗

( College of Information Science and Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211, China )

Received:2021-06-27 Revised:2021-08-12 Published:2022-05-28 Online:2022-05-28

摘要/Abstract

摘要： 星地量子密钥分发过程中, 在空间链路衰减一定的条件下, 可以通过提高卫星的光量子波包发射频率来提升系统的成码量。然而, 随着光量子波包发射频率的升高, 接收端恢复所探测光量子波包时间位置的难度也随之提升, 从而影响着量子信号的同步结果。为保证较好的同步效果, 利用高精度时间测量和多普勒修正技术, 在卫星端发射频率为625 MHz 的条件下, 实现了一种基于FPGA 的星地量子信号同步方案, 使接收端探测的时间精度达到52.4 ps, 筛选码误码率为1.78%。该方案能够恢复出所探测光量子波包的时间位置信息, 可用于量子信号传输过程的同步。

关键词: 量子光学, 时间同步, 高精度时间测量, 位置恢复, 量子密钥分发

Abstract: In the process of satellite-ground quantum key distribution, under the condition of certain attenuation of space link, the sifted key of the system can be improved by increasing the quantum light emission frequency of the satellite. However, with the increase of the emission frequency of quantum light, the difficulty for the receiver to recover the detected time and location of quantum light is also increasing, which affects the quantum signal synchronization results. In order to ensure a good synchronization effect, a satellite-ground quantum signal synchronization scheme based on FPGA is realized by using high-precision time measurement and Doppler correction technology at 625 MHz of quantum light. With the use of the proposed scheme, the time precision of detection at the receiver reaches 52.4 ps, and the quantum bit error rate is about 1.78%. It is shown that the scheme can recover the time and position information of the detected quantum light, and can be used for the synchronization of the quantum signal transmission process.

Key words: quantum optics, time synchronization, high-precision time measurement, position restore; quantum key distribution

中图分类号:

TN927.1

李叶, 金标, 王潮泽, 李凤芝, 刘尉悦∗. 基于 FPGA 的星地量子信号同步方案[J]. 量子电子学报, 2022, 39(3): 404-410.

LI Ye, JIN Biao, WANG Chaoze, LI Fengzhi, LIU Weiyue. Synchronization scheme of satellite-ground quantum signal based on FPGA[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2022, 39(3): 404-410.

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Synchronization scheme of satellite-ground quantum signal based on FPGA

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