大气和海洋环境下自由空间量子通信理论和方案的研究

借助卫星进行单光子或纠缠光子对的自由空间分配是实现全球性量子通信网络的有效途径。本项目研究大气和海洋环境下自由空间量子通信的相关理论问题，建立用来描述单光子和纠缠光子在大气和海水中传输规律的适当的理论模型，探索单光子和纠缠光子与大气和海水相互作用的规律，分析其量子态如何受到大气和海水的吸收、湍流、背景光等因素的影响及噪声的成因。在此基础上，提出避开和抑制噪声的方案，研究噪声信道条件下实现量子通信的最优途径，提出相应的局域操作和经典通信（LOCC）的最优方案或纠错编码方案。另外，还要研究信息的提取、纠缠的纯化、所需量子逻辑网络的构造等相关问题。本项目的完成将为大气和海洋环境下自由空间量子通信的实施提供必要的理论支持和有价值的技术方案，这对于最终实现和实施基于卫星的全球量子通信具有重要的理论意义和实用价值。