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安全车辆到基础设施通信的量子衍生密钥的实际实现
摘要：我们在 Innovate UK AirQKD 项目下开发的车辆到基础设施 (V2I) 应用中提供了自由空间光量子密钥分发 (FSO-QKD) 系统的实际实现。FSO-QKD 系统提供量子安全加密密钥，作为整个 V2I 应用中安全通信的基础，以解决已知的 V2I 安全问题。本文档包括量子密钥生成过程和已部署的 V2I 技术的摘要。随后，介绍了系统设计、实际实验及其执行的高级视图。多个 AirQKD 项目合作伙伴开发了从半导体和硬件到安全协议和软件等技术，以实现 QKD 安全的 V2I 系统。开发的技术包括一种用于保护 V2I 通信的新型零信任安全协议，确保系统不会接受来自受感染设备的伪造 V2I 消息。
针对高斜率卫星量子通信的光学同步信标的建模和实验测试
摘要长 - 距离自由空间量子量量量量宽度分布可用于建立全球量子安全通信网络，潜在的商业应用程序受益于其设计和启动的低成本。检测从空间发送的单个光子水平光脉冲需要高度准确且健壮的正时系统才能从噪声中挑出信号。对于这种高损失应用，我们设想低重复（sub -mHz）标准激光发射短（NS）高峰值 - 功率脉冲可以从中得出插值量子信号到达窗口。我们首先从理论上研究了抖动对包括所有重要抖动源在内的门控量子信号效率的影响，然后通过更改时钟抖动对其进行了实验研究，结果表明，更大的抖动将降低信号的门控速率。实验插值误差在实验室条件下的损失进行了测试，从而使结果接近我们的模型。我们还发现，多普勒效应引入的抖动可以通过大于1 kHz的重复速率忽略。该模型可直接用于使用与陆地自由空间或光纤相似的同步方案对所有量子和非量子系统进行性能分析和优化。
空间光通信的未来展望
摘要 - 自太空时代开始以来，NASA 一直是开发太空通信和导航技术的领导者——尤其是在阿波罗登月任务和 NASA 首次进入深空期间。为了支持未来的探索和科学需求，NASA 正在逐步引入光通信技术来增强其射频 (RF) 系统。光通信将通过提供高数据速率和更好的长距离导航来实现新的科学和探索任务。NASA 已经进行了几次光通信演示，包括月球激光通信演示 (LLCD)、激光通信中继演示 (LCRD) 和太字节红外传输 (TBIRD) 系统。从历史上看，NASA 曾与喷气推进实验室 (JPL) 和麻省理工学院林肯实验室 (MIT/LL) 合作开发光通信技术。除了开展光通信外，NASA 的空间通信和导航 (SCaN) 计划正在经历范式转变，从政府拥有和运营的网络转向尽可能使用商业服务。美国宇航局空间技术任务理事会 (STMD) 与 SCaN 合作，确定了支持未来空间通信和导航所需开发的关键技术，包括增强型射频、光学和第三代合作伙伴 (3GPP) 蜂窝功能以及高速网络。本文简要介绍了一些当前和即将进行的光学演示，并概述了 STMD 对 2030 年以后光通信和导航的设想。
“智能城市”信息系统中量子通信的法规
摘要。不同的国家正在创建和改善提高城市管理效率的信息系统。他们的研究发生在智慧城市的概念中。文章考虑了俄罗斯联邦及其在国外进化中的这种概念的形成。信息系统“智能城市”涉及通过通信线路传输大量数据，该数据受经典加密方法的保护。量子技术的开发水平使我们得出结论，这种信息安全方法在中期不会有效。智能城市系统已经失去了他们在回顾性攻击方面的加密力量。本文在量子威胁条件下分析了信息系统智能城市的数据保护选项。基于城市服务的分类，作者提出了一种差异化的信息安全方法，结合了量子后加密技术和量子通信技术。这将允许最佳使用公共资源，并创建一个抗量子计算机攻击的智能城市信息系统。我们在政府任务中完成了这篇文章：“俄罗斯法律制度在社会和国家数字化的现实中：适应和应对现代挑战和威胁的前景（FSMW-2023-0006）”。注册号：1022040700002-6-5.5.1。
连续变量量子安全直接通信的实现
随着理论和应用技术的进步，基于经典加密的通信系统受到量子计算和分布式计算的严重威胁。为了抵御安全威胁，一种将机密信息直接加载到量子态上的通信方法——量子安全直接通信（QSDC）应运而生。本文报告了第一个连续变量QSDC（CV-QSDC）实验演示，以验证基于高斯映射的CV-QSDC协议的可行性和有效性，并提出了一种实际信道下信号分类的参数估计。在我们的实验中，我们提供了4×10 2 个块，每个块包含10 5 个数据用于直接信息传输。对于我们实验中5 km的传输距离，过剩噪声为0.0035 SNU，其中SNU表示散粒噪声单位。4.08×10 5 bit/s的实验结果有力地证明了光纤信道下CV-QSDC的可行性。提出的基于参数估计的等级判断方法为实际光纤通道中的CV-QSDC提供了一种实用、可用的消息处理方案，为等级协调奠定了基础。
基于GPRS短信通信的锂电池监控系统设计
摘要：新能源系统中的锂电池工作在野外环境下，其数据远程监控往往基于无线通信实现，而这种传输方式需要设立专属基站，成本较高。而通用分组无线业务（GPRS）短消息通信则通过卫星实现数据传输，无需设立基站。基于以上情况，设计了一种基于GPRS短消息通信的锂电池监控系统，系统由监控终端、GPRS接收机、远程监控云平台组成。针对数据采集、数据监控、GPRS短消息通信的软硬件需求，给出了相应的设计思路和实施方案。同时，考虑到野外环境对卫星通信的影响，提出了基于数据备份的传输差错控制方法，提高其传输可靠性。最后通过实际测试，验证了该系统能够有效传输监测数据并定位锂电池，维护人员可以通过云平台实时监控数据，降低远程监控的建设和维护成本。
使用光子晶体表面发射激光器的自由空间光学通信的建议和演示
摘要 - 我们建议使用光子晶体表面发射激光器（PC-SELS）提出并演示自由空间光学（FSO）。与其他类型的常规半导体激光器不同，例如伸向边缘激光器（EEL）和垂直腔表面发射激光器（VCSEL），PCSELS，PCSELS在同一时间内实现了更大的区域单模式相干激光，并且这种独特的功能具有高功率（> WATT）和无镜头的操作。迄今为止，这些优点已被认为正在改变游戏，尤其是在光检测和范围（LIDAR）和激光处理应用程序中。在这项工作中，我们表明FSO通信也可以从PCSEL的这些优势中受益；更具体地，包括低功率半导体激光器，光学镜头和基于纤维的放大器的传统发射器可以用单个PCSEL代替。由于纤维放大器通常由笨重的组件组成，并且转化率较低，因此PCSEL可以提供更多的空间和节能解决方案。此外，直接从大区块单模PCSEL获得的窄光束发散角还可以消除发射机侧透镜系统的需求。为了实验验证这些潜在的优势，我们根据PCSELS进行了FSO传输实验，并使用500- m PCSEL在1.1 m上成功传输了480-MHz和864-MHz正交频次频施加频型（OFDM）信号（OFDM）信号。我们认为，PCSEL在FSO通信中打开了新的可能性和选择。
多芯光纤上量子密钥分发与放大器光通信的共存
摘要 ：研究了光放大器存在时经典信号对多芯光纤（MCF）中量子密钥分发（QKD）的影响。首先，基于先进的非对称发送或不发送QKD（SNS-QKD）和经典的Bennett–Brassard 1984-QKD（BB84-QKD），提出了QKD与经典信号的长距离同时传输架构，并且可以根据需求调整光放大器之间的段长。然后，基于所提出的架构建立了自发拉曼散射噪声和四波混频噪声的理论模型。接下来，推导了经典信号噪声影响下安全密钥速率的计算模型。最后，实验结果表明，理论模型与实验光子吻合良好，实验与模拟噪声光子之间最大差异小于2.6 dB。仿真结果表明，当经典信号和量子信号在MCF的不同芯层中传输时，非对称SNS-QKD架构的性能优于BB84-QKD架构。
下一代可见光通信的可打印有机发光二极管：评论
摘要。可见光通信（VLC）是一项采用发光二极管（LED）的新兴技术，可以同时提供照明和无线数据传输。利用具有成本效益的可打印有机LED（OLEDS）作为VLC系统中环保发射器对光谱，物联网，感应和光学范围的未来应用非常有吸引力。在这里，我们总结了VLC中LED来源的新兴半导体材料的最新研究进度，并突出显示基于无毒和成本效益的有机半导体的OLED有很好的光学通信机会。我们进一步研究了为一般照明实现高性能的白色OLED的努力，尤其是关注基于OLED的VLC的研究状况和机会。还讨论了开发高性能OLED的不同解决方案处理的制造和打印策略。最后，提供了下一代有机VLC的未来挑战和潜在前景的前景。