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AI和自适应光学器件通过解决大气湍流挑战来推动自由空间量子通信
“在我们的受控实验室实验中，我们模拟了一个湍流的自由空间量子通道，以评估我们的自适应光学系统的有效性。结果令人震惊，”博士学位Lukas Scarfe说。“没有自适应光学，湍流引入了超过安全阈值的错误，使量子密钥分布变得不可能。但是，通过启用了自适应光学功能，我们成功恢复了通道，执行高维QKD并每个光子最多三个位编码，这显着提高了关键的生成率。”
采用光子曲面微镜的平面自由空间光束耦合的临界分析
摘要。详细分析了使用平面和曲面光子微机电系统镜进行高斯光束的自由空间耦合。分析了理论背景和非理想效应，例如有限的微镜范围、球面微镜曲率不对称、轴未对准和微镜表面不规则。使用推导的公式从理论和实验上研究和比较平面（一维）、圆柱形（二维）和球面（三维）微镜的行为。分析重点关注曲面微镜曲率半径与入射光束瑞利范围相当的尺寸范围，也对应于参考光斑尺寸。考虑到可能的非理想性，推导出基于传输矩阵的场和功率耦合系数，用于一般微光学系统，其中考虑了微系统切向和矢状平面中的不同矩阵参数。结果以归一化量的形式呈现，因此研究结果具有普遍性，可应用于不同情况。此外，还制造了形状可控的硅微镜，并用于实验分析可见光和近红外波长的耦合效率。© 作者。由 SPIE 根据 Creative Commons Attribution 4.0 International 许可证出版。分发或复制本作品的全部或部分内容需要完全注明原始出版物，包括其 DOI。[DOI：10.1117/1.JOM.2.3.034001]
自由空间信道中连续变量测量设备独立的量子密钥分发
量子密码术 [1] 是最古老的量子技术之一，已成为应对量子计算机挑战的杰出候选技术 [2]。尤其是量子密钥分发 (QKD)，其发展速度非常快，其最终目标是使远距离用户能够共享一个密钥，该密钥必须无法被窃听者获知，从而提供高度安全的加密。QKD 系统面临的关键挑战包括通信系统中的信道损耗和噪声水平。这是影响 QKD 性能及其实现的两个主要障碍，尤其是在长距离传输中 [3]。直到最近，光纤一直是研究和实验大多数 QKD 协议的主要平台。但它们的长距离安全距离有限，主要是因为光纤链路的透射率呈指数衰减。一般来说，有两种解决方案可以克服这一限制：使用量子中继器[4-10]或使用自由空间和卫星链路[11-17]。当前基于地面光纤的量子通信系统的覆盖范围仅限于几百公里[18]，而我们似乎即将建立全球量子通信网络，即量子互联网[19,20]。因此，最近的研究引起了人们对星载 QKD 和空间量子通信的浓厚兴趣[17]，旨在了解自由空间、高空平台站（HAPS）系统和卫星链路如何帮助突破当前的距离限制，同时保证实现量子安全。人们已经取得了重要进展，特别是在单向空间量子通信的极限和安全性方面[21-23]，结果表明，秘密比特可以在湍流大气中安全地分发，无论是弱湍流还是强湍流[24]。在 QKD 科学的另一个不同分支中，独立于测量设备 (MDI) 的 QKD [25,26]（相关实验另见参考文献 [27-29]）是放宽典型点对点 QKD 协议中的信任假设的最有趣和研究最充分的方案之一。更准确地说，在 MDI 中，人们不需要假设将在他们之间分发密钥的合法方的检测设备是可信的。这是因为据称不受信任的第三方
自由空间光学脉冲神经网络
神经形态工程已成为开发大脑启发式计算系统的一种有前途的途径。然而，传统的基于电子人工智能的处理器经常遇到与处理速度和散热相关的挑战。作为一种替代方案，已经提出了此类处理器的光学实现，利用光的固有信息处理能力。在光学神经形态工程领域探索的各种光学神经网络 (ONN) 中，脉冲神经网络 (SNN) 在模拟人脑的计算原理方面表现出显著的成功。光学 SNN 基于事件的脉冲特性提供了低功耗操作、速度、时间处理、模拟计算和硬件效率方面的功能，这些功能很难或不可能与其他 ONN 类型相匹配。在这项工作中，我们介绍了开创性的自由空间光学深度脉冲卷积神经网络 (OSCNN)，这是一种受人眼计算模型启发的新方法。我们的 OSCNN 利用自由空间光学来提高功率效率和处理速度，同时保持模式检测的高精度。具体而言，我们的模型在初始层采用 Gabor 滤波器进行有效特征提取，并利用使用现成光学元件设计的强度到延迟转换和同步器等光学元件。OSCNN 在基准数据集（包括 MNIST、ETH80 和 Caltech）上进行了严格测试，显示出具有竞争力的分类准确性。我们的比较分析表明，OSCNN 仅消耗 1.6 W 的功率，处理速度为 2.44 毫秒，明显优于 GPU 上的传统电子 CNN，后者通常消耗 150-300 W，处理速度为 1-5 毫秒，并且与其他自由空间 ONN 相媲美。我们的贡献包括解决光学神经网络实现中的几个关键挑战。为了确保组件对准的纳米级精度，我们提出了先进的微定位系统和主动反馈控制机制。为了提高信号完整性，我们采用了高质量的光学元件、纠错算法、自适应光学和抗噪声编码方案。通过设计高速光电转换器、定制集成电路和先进的封装技术，优化了光学和电子元件的集成。此外，我们还利用高效、紧凑的半导体激光二极管，并开发了新颖的冷却策略，以最大限度地减少功耗和占地面积。
Bharti Airtel 利用自由空间光通信扩大覆盖范围并提高容量
GSMA 是一家全球性组织，致力于统一移动生态系统，发现、开发和提供创新，为积极的商业环境和社会变革奠定基础。我们的愿景是释放连接的全部力量，使人们、行业和社会蓬勃发展。GSMA 代表整个移动生态系统和相关行业的移动运营商和组织，通过三大支柱为其成员提供服务：良好的连接、行业服务和解决方案以及外展。这些活动包括推进政策、应对当今最大的社会挑战、支持使移动发挥作用的技术和互操作性，并在 MWC 和 M360 系列活动中提供世界上最大的平台来召集移动生态系统。我们邀请您访问 gsma.com 了解更多信息
Endress + Hauser Micropilot FMR 自由空间雷达液位传感器
Endress+Hauser Micropilot FMR10 脉冲雷达液位传感器可为储罐、开放式水池、泵提升站、冷却塔和运河系统中的液体提供可靠、连续、非接触式的液位测量。Micropilot FMR10 可配置为提供 4-20mA 模拟输出，液位最高可达 8 米（26.25 英尺）或 12 米（39.37 英尺）（如果安装了防洪管附件）。Micropilot FMR10 的配置和操作可通过其蓝牙无线技术接口和 Endress+Hauser SmartBlue 移动应用程序完成，该应用程序包括线性化功能，可将测量值转换为任何长度、重量、流量或体积单位。还可以使用 SmartBlue 显示和记录过程的包络曲线。Micropilot FMR10 PVDF 传感器主体
绝对最大的纠缠状态，量子最大距离可分离代码和量子中继器自由空间量子通信的限制和安全性
自由空间量子通信的研究需要量子信息的工具 - 光学和湍流理论。在这里，我们结合了这些工具，以通过自由空间链接绑定钥匙和纠缠分布的最终速率，在这种链接中，量子系统的传播通常会受到差异，大气消灭，湍流，指向误差和背景噪声的影响。除了建立最终限制外，我们还表明，可通过合适的（试点引导和后选择的）相干状态协议可以实现的可组合秘密键，可以很好地接近这些限制，因此显示了自由空间通道对高率量子密钥分布的适用性。我们的工作提供了分析工具，可在一般条件下评估相干国家协议的合成大小的安全性，从稳定的通道的标准假设（作为典型的基于纤维的连接）到更具挑战性的褪色通道的更具挑战性（作为自由空间链接中的典型情况）。
自由空间激光通信的进展
《IEEE 量子电子学选题期刊》（JSTQE）邀请自由空间激光通信进展方面的论文投稿。自由空间激光通信这一新兴领域利用庞大的地面光纤行业以及最近大量廉价太空发射，成为解决太空星座交叉链路、高带宽数据下行链路和载人航天通信需求的现实解决方案。随着全球多个组织继续在该领域进行技术开发和系统设计创新，lasercom 有望在不久的将来继续彻底改变太空通信领域，为通信瓶颈以及系统尺寸、重量和功率限制提供独特的解决方案。《IEEE 量子电子学选题期刊》邀请自由空间激光通信领域的论文投稿。本期 JSTQE 旨在重点介绍开发尖端 lasercom 技术的最新进展和趋势。感兴趣的领域包括（但不限于）：
在自由空间光通道中动态和湍流介质上保护二维信息载体
本文提出了一种新方案，通过对二维信息载体进行编码，实现动态湍流介质中高保真安全的自由空间光信息传输。将数据转换成一系列二维图案作为信息载体。开发了一种新的差分方法来抑制噪声，并生成一系列随机密钥。将不同数量的吸收滤波器任意组合放置在光通道中，以生成具有高度随机性的密文。实验证明，只有使用正确的安全密钥才能检索明文。实验结果表明，所提方法可行有效。所提方法为在自由空间光通道中通过动态湍流介质实现高保真光信息传输开辟了一条途径。