大气湍流下的轨道角动量编码测量设备无关量子密钥分发

基于Kolmogorov及非Kolmogorov湍流模型，分析了大气湍流对光子轨道角动量(OAM)的散射效应，得到了探测端不同OAM模式的概率。分析了两种湍流条件下OAM编码测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)的密钥生成率与最大传输距离。仿真结果表明，当光束在大气信道传输时，光束的径向强度逐渐增大，湍流对光子OAM的散射效应逐渐增强，初始OAM发散为相邻OAM模式并趋于无规则分布，探测端测得初始OAM模式的概率不断减小。大气湍流下OAM编码MDI-QKD的最大传输距离比偏振编码MDI-QKD的长约10 km。