[发明专利]多类型量子终端兼容的融合网络接入系统和方法

说明书

本发明公开了多类型量子终端兼容的融合网络接入系统和方法，包括量子经典网络接入控制器和多个量子终端Alice、量子终端Bob、ROADM；量子终端Alice包括QKD发送机、Alice量子业务网关和Alice业务终端；量子终端Bob包括QKD接收机、Bob量子业务网关和Bob业务终端；量子终端Alice和量子终端Bob之间的量子信号通过各自所连接ROADM动态地接入量子信道并进行量子密钥分发；Alice量子业务网关对Alice业务终端的业务信息进行加密后发送到Bob量子业务网关进行解密，解密后发到Bob业务终端，实现量子终端Alice与量子终端Bob相互通信。本发明使用同一根光纤中的不同波长传输量子和经典信号，构成量子经典融合网络，能够大大降低量子网络的组网成本。使用所述ROADM快速动态地建立量子信道，大大增强了量子密钥分发网路的灵活性。

技术领域

本发明涉及量子信息以及光通信技术领域，具体涉及一种多类型量子终端兼容的融合网络接入系统和方法。

背景技术

量子密钥分发系统(Quantum Key Distribution System,QKDS)用于在合法的通信终端用户之间共享密钥以保证通信安全。与传统的密码技术基于数学计算复杂性不同，QKD(量子密钥分发)的安全性基于量子的物理特性，即海森堡不确定原理和量子态不可克隆原理，已被证明是一种理论上绝对安全的通信系统。

自从1984年IBM公司的Bennet等人提出首个量子密钥分发协议——BB84协议以来，人们陆续提出了B92、EPR、DPS等多种协议类型。承载信号的量子态包括了如光子的偏振态、相位、轨道角动量等，采用的光源大多数还是强衰减弱相干光源。目前点对点的QKDS日趋成熟，如瑞士的ID Quantique、美国的MagicQ等公司已经推出了商用产品。但是量子密钥分发各种终端因其所采用的协议和技术手段差异，还未实现互联互通的统一标准。

量子密钥分发技术的逐步成熟，世界各国极大地推进了QKD网络试点应用。2003年美国DARPA资助哈佛大学建立了世界首个量子密钥分发保密通信网络。此后，欧美日等多个地区和国家相继建成了瑞士量子、东京QKD和维也纳SECOQC等多个量子实验网络，演示和验证了城域组网、量子电话、基础设备保密通信等应用，国内建设了京沪量子示范干线。

目前，光纤通信系统主要基于波分复用和相干传输技术，通信容量已经可达到Tbit/s以上。但是如何利用量子信号和经典信号在同一光纤中同时传输与经典通信的无缝接入是一个难题。

当前的量子密钥分发系统网络存在以下问题：

1.量子信号需要独占光纤链路，成本高，浪费了光纤的传输带宽。

2.终端之间的光纤通信链路需要提前规划建立，未有实际通信时造成大量浪费。

3.量子终端协议要求一致；不支持多种类型量子终端兼容的异构网络。

因此，有待对现有的量子密钥分发系统网络进行进一步的改进。

发明内容

本发明将量子技术与传统的经典传输网络相结合，在已有的传输网络的控制层上设计量子层，构成统一的网络控制器，使得量子网络能够与经典光传输网络无缝对接，量子信号能够动态地，实时地接入经典网络。实现无条件安全的量子通信，不干扰经典信号的运行，大大节省量子网络的成本并增加使用的便利性。

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多类型量子终端兼容的融合网络接入系统和方法，使得多种类型的量子密钥分发终端双方能够实时、动态接入经典通信网络实现密钥分发，同时为对应的业务终端提供量子密钥，实现加密通信。

本发明的技术方案是：包括量子经典网络接入控制器、多个量子终端Alice、多个量子终端Bob和多个ROADM(可重构光分叉复用器)，其中：