[发明专利]用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统、方法及装置

说明书

本申请公开了一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，以及相应方法及装置。其中，所述系统包括：至少两个光量子通信设备，分设于待测光纤两端的光量子复用设备对，以及参考光信号发射设备和参考光信号接收设备；与参考光信号发射设备相连接的光量子复用设备，用于将光量子信号和参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；待测光纤另一端的光量子复用设备，用于分离光量子信号；参考光信号接收设备，用于对光量子复用设备分离出的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标。采用上述系统，可以在不影响光量子通信业务正常运行的基础上，对光纤损耗进行实时测量，为改善光量子通信业务运行状况提供参考依据。

技术领域

本申请涉及量子通信领域，具体涉及一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统。本申请同时涉及一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法及相应装置。

背景技术

量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方的信息传输技术，它的内容包含量子隐形传态、量子纠缠交换和量子加密传输三种形式。其中的量子加密传输技术，作为将量子密钥分发和经典加密技术相结合的量子加密安全通信技术，是目前唯一的、其安全性得到严格验证的通信安全技术，也是目前唯一实现了实用化，同时具备产业化潜力的量子通信技术。

基于光量子进行通信传输的业务(简称光量子通信业务)，通常对于光纤信道的损耗比较敏感。以遵循BB84协议的量子密钥分发业务为例，密钥协商的发送方使用光量子的极化状态编码生成的随机序列，并通过光纤信道将这些光量子发送到接收方，接收方利用随机选取的测量基对接收到的光量子进行测量，收发双方在通过比对测量基筛选原始量子密钥后，通过对传输过程误码率的估算判断是否需要放弃本次密钥分发过程，并在误码率低于预设阈值的情况下通过隐私放大等处理过程最终获得双方共享的量子密钥。通过上述描述可以看出，随着光纤损耗增大光量子传输过程的误码率也会相应增长，从而导致量子密钥的成码率急速下降，量子密钥分发业务可能无法满足数据加解密应用对量子密钥的需求。

基于上述原因，光量子通信业务的稳定运行对光纤信道的质量要求通常是比较高的，因此有必要对信道质量做实时监控、并在此基础上把整个光纤信道的光衰控制到最优。然而由于光量子的特性导致实现上述功能并非易事：

1)在传统的光纤传输中，发射到光纤中的是强光束，可以直接通过计算发射端发射功率和接收端接收功率的差值来实现对光纤损耗的测量；但是在光量子通信业务中，在光纤中传输的是孤立的光子，无法通过经典设备来测量功率，所以也就无法像传统光纤传输那样在光量子业务运行过程中实时获知光纤信道的损耗状况。

2)如果在运行光量子通信业务的同时，在光纤信道上直接发射强光束来测量光衰，即：光量子的传输过程和强光束的发射同时进行，这样会造成光量子(例如，承载了密钥信息的单光子)被湮灭在强光当中，光量子通信业务的接收方将无法对其进行测量，那么整个光量子通信业务将无法实现预期的功能。

如何在不影响光量子通信业务正常运行、保证光量子正确传输的基础上，实现对光纤损耗状况的实时测量，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，以解决现有技术无法在不影响光量子通信业务的基础上对光纤损耗进行实时测量的问题。本申请实施例还提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法及相应装置。

本申请提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，包括：至少两个通过光纤相连接的光量子通信设备，设置于连接任意两光量子通信设备的光纤链路中、且分设于待测光纤两端的光量子复用设备对，以及与其中一光量子复用设备相连接的参考光信号发射设备，与光量子复用设备对中任一光量子复用设备相连接的参考光信号接收设备；

其中，与参考光信号发射设备相连接的光量子复用设备，用于将光量子通信设备发送的光量子信号和参考光信号发射设备发射的参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；