研究湍流信道中不同空间模式基底上自适应光学的性能表现
量子密钥分发(QKD)基于量子力学原理实现安全密钥交换,其中高维光子态可提升信道容量与抗噪能力。自由空间QKD在全球网络部署中至关重要(尤其当光纤不适用时),但大气湍流会导致严重的量子态畸变——对空间模式影响尤甚。自适应光学(AO)为纠正此类误差提供了解决方案,但其纠错效果取决于编码基的选择。本研究通过实验评估了高速AO系统在湍流自由空间信道中对轨道角动量(OAM)模式、互无偏基(MUB)以及对称信息完备的正定算子值测度(SIC-POVM)的纠错性能(维度最高达d=8)。结果表明:尽管OAM态畸变显著,但其柱对称性使其能被AO最优校正,误码率可低于QKD安全阈值;MUB和SIC-POVM本身具有更强的湍流鲁棒性,但校正精度较低——不过其性能仍满足协议容限。这些发现确立了AO作为安全高维QKD关键使能技术的地位,同时揭示了基选择对优化鲁棒性与校正效果的核心作用。
