0 引言
       利用量子通信系统实现量子密钥分发的方式主要有2种：一种是离散变量量子密钥分发，另一种是连续变量量子密钥分发（CVQKD）。在CVQKD系统中，光量子的制备过程和探测过程使用的设备与传统光通信中所用设备基本一致，这使得CVQKD兼具安全性高和经济成本较低的优点，因此近年来受到了越来越多的关注。在量子通信时，较高的安全密钥率有助于支持更高速率的密钥使用；较长的通信距离有助于更远的密钥分发，可以减少CVQKD系统的中继节点的个数；提高CVQKD的最大可容忍噪声容限能够使系统在比较复杂的通信环境下进行密钥分发过程，从而扩大了CVQKD的适用范围，提高其对实际通信环境的适应能力[1]。然而，量子通信系统的设计都是基于设备理想化的假设，实际设备中探测器的固有属性（检测效率低、引入电子噪声等）会使量子通信系统的安全密钥率降低、传输距离缩短。目前，相关研究表明，在通信系统中插入光学放大器可以改善这一问题。在光纤量子通信系统中使用的基本的光学放大器主要有掺铒光纤放大器、相敏放大器（PSA）和相位非敏感放大器（PIA）等。由于掺铒光纤放大器并不能改善色散效应，因此，研究者们提出利用PIA来解决此类问题。PSA也同样能被用来改善自由空间量子通信系统的性能。
       近年来，PSA具有无噪声放大的特性和含有固定噪声的PIA的放大能力已被研究者证实[2]，因此其在量子通信领域拥有很大的发挥空间。2017年，张一辰[1]研究了相位敏感放大器和PIA对基于光纤信道的CVQKD双路协议的改善方案，并且当加入PSA时只研究了Bob采用零差检测方式下系统受到集体攻击时的安全密钥率随距离的变化关系；当加入PIA时只研究了Bob采用外差检测方式，系统受到集体攻击时的安全密钥率随距离的变化关系。2020年，黄露雨[3]分析了PSA对基于光纤信道的高斯类协议和一维调制类协议的改进方法，只考虑了Bob采用零差检测方式下系统受到集体攻击时的安全密钥率随距离的变化关系。然而，在实际的量子通信过程中，系统遭受的不同攻击类型和Bob采用的不同检测方式都会对安全密钥率产生一定的影响。系统可能受到的攻击方式有2类：一类是集体攻击，另一类是个体攻击。Bob端检测的方式也有2类：一类是零差检测，另一类是外差检测。虽然张一辰和黄露雨都利用放大器对基于光纤信道的CVQKD协议性能进行了改进，为本文研究光放大器对基于空间信道的CVQKD协议性能的改进提供了一定的参考，但他们未全面考虑系统可能遭受的攻击类型、Bob采用的检测方式，也未比较不同放大器对同一量子通信系统的提升效果。此外，他们在关于光纤量子通信的研究中仅仅考虑了一种波长，然而，在自由空间量子通信中，不同波长的信号受到的空间信道特性的影响是不同的[4]。因此，本文研究2种不同攻击方式下Bob采用不同检测方式时，插入不同放大器对采用不同波长信号的空间量子通信系统的提升效果，为空间量子通信系统选择光放大器提供参考建议。
　　

4 结束语
      本文利用PSA和PIA对自由空间量子通信系统的性能进行了改善，仿真分析了加入不同放大倍数g的PIA、PSA后，系统分别受到集体攻击和个体攻击、Bob采用零差检测和外差检测时，不同波长量子信号的安全密钥率随传输距离的变化关系。仿真结果表明：与短波长量子信号相比，长波长量子信号在自由空间量子通信系统中具有一定的优势；当Bob采用零差检测时，只要选择合适的PSA就能完全补偿零差探测器固有属性导致的量子通信系统性能下降，而使用PIA不仅不能提升系统性能，反而会使系统性能下降；相同增益的PSA对集体攻击时的系统性能提升效果比个体攻击时的好；当Bob采用外差检测方式时，系统中加入PSA后，虽然随着放大倍数g的增加系统性能提升效果越好，但是其提升效果并不能完全补偿探测器的非理想性；而当系统中加入PIA后，通过选取合适的增益能够完全补偿探测器的非理想性，但是，在选择PIA时需要考虑PIA的最大可容忍噪声，否则可能导致系统性能不升反降。本文的研究成果为实际的自由空间量子通信系统选择光放大器时提供了参考性的建议。