基于无人机的量子µm密钥分发（QKD）

安德鲁·康拉德、萨曼莎·艾萨克、罗德里克·科克伦、丹尼尔·桑切斯-罗萨莱斯、布莱恩·威伦斯、阿卡什·古塔、塔赫雷·雷扎伊、丹尼尔·J·戈蒂埃、保罗·克维亚特

抽象的

无人机（UAV）的应用范围µm广泛，涵盖国防、执法、环境监测、灾害救援、µm摄影以及包裹递送等诸多领域。确保飞行中无人机之间的无线通信安全至关重要，这不仅关系到飞行安全，也关系到能否避免窃听、欺骗、干扰等多种攻击。µm通信协议相比传统方法具有显著优势。本文介绍了我们在两架飞行无人机之间实现µm密钥分发（QKD）方面取得的进展。其中一项重大挑战是如何在无人机紧凑的尺寸、重量和功耗（SWaP）限制下实现系统性能。我们介绍并评估了关键子系统，包括基于谐振腔发光二极管（LED）并由FPGA控制的QKD源，以及基于光纤耦合偏振调制器的辅助QKD源。指向、捕获和跟踪 (PAT) 系统由多个级联子系统组成，这些子系统利用基于红外 (IR) 信标/相机和云台进行航向对准，并利用带有绝对编码器和反馈位置传感器的快速转向镜 (FSM) 进行精细对准。我们讨论了发射和接收光学器件，包括定制设计的 3D 打印光学平台。最后，我们介绍了单光子cto、基于 FPGA 的时间标记器以及一种新型的统计后处理同步算法。在飞行中的无人机之间建立量子µm通信链路是未来基于无人机的量子µm应用（例如纠缠分发、分布式量子µm传感和量子µm位置验证 (QPV)）的重要前提。.