[实用新型]一种量子信号与经典信号复用光纤传输的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及量子保密通信领域，尤其涉及一种量子信号与经典信号复用光纤传输的装置。

背景技术

密码学是保护信息安全的基本手段，是一种A和B之间进行信息交互并且不被未授权的第三方所知晓的技术。现代保密通信技术中，假定信息发送方Alice和信息接收方Bob要进行保密通信，Alice采用加密密钥K将其要发送给Bob的明文信息通过某种加密规则变换为密文，然后通过公开的经典信道传送给Bob，Bob利用解密密钥K’通过适当的解密规则将密文转换成明文，这个过程如果能够有效的防止任何非法用户Eve的窃听，就是安全的保密通信。

经典通信不存在可证实的无条件安全的秘密信道，因为窃听者原则上总可以做到获取信息而又不留痕迹。此外，传统的密码技术由数学上的计算复杂度来保证其安全性，随着日益强大的计算能力，尤其是量子计算机的发展，传统加密手段的安全性受到巨大的威胁。

量子密码学建立在“海森堡测不准原理”和未知量子态不可克隆定理上，由物理原理保证其无条件安全性。其中“海森堡测不准原理”指同一时刻以相同精度测量量子的位置和动量是不可能的，其原因是测量量子的一个物理量必然会改变该物理量一个本征态的，同时会扰动另外一个物理量的状态；不可克隆定理是指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要做到精确复制必然要先作测量，而测量必然改变量子的状态。

量子密钥分配(QKD，Quantum Key Distribution)应用量子物理学的基本原理来保证通信安全，允许两个合法用户产生一串共享的安全随机比特串用作密钥，然后通过自由空间或光纤作为传输信道进行密钥传输，目前采用光纤作为传输信道的QKD已取得了巨大的进展。

QKD在两个合法用户间使用单光子(光量子)所携带的信息协商产生密钥，但是单光子的能量非常微弱，并且易于受到其他光信号的影响。因此，目前已有的QKD网络主要采用单独铺设光纤传输量子光信号，其存在施工周期长、成本高、维护复杂的问题，不利于量子保密通信业务的推广部署。

为解决此问题，美国发明专利US7809268B2中提到的一种量子信号与经典信号复用同一条光纤传输的方法，其原理如图5所示，主要工作原理是通过波分复用器件将量子信号与经典信号进行复用与解复用。

然而，由于光纤存在非线性效应，经典信号在光纤中传输时会产生宽带噪声，噪声会随着经典光强增大而增大，这会影响量子信号的信噪比，进而影响QKD的稳定运行。实际应用环境中，经典光强往往随着网络环境不同而改变，因此，在不同的网络环境中使用经典信号与量子信号波分复用时，需要根据实际情况对经典信号进行调整。现有的美国发明专利公开的一种量子信号与经典信号复用同一条光纤传输的方法，不能够对经典信号的光强进行调节以适应不同网络环境，适用范围较小。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种量子信号与经典信号复用光纤传输的装置，通过在经典信号输入模块和第一波分复用器之间设置与QKD接收方终端通信连接的光强自适应调整器件，使得光强自适应调整器件根据QKD接收方终端的噪声反馈信息自动调整衰减系数来衰减经典信号，实现了根据实际网络情况对经典信号进行调整，解决了现有量子信号与经典信号复用同一条光纤传输的方法不能够对经典信号的光强进行调节以适应不同网络环境、适用范围较小的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种量子信号与经典信号复用光纤传输的装置，包括：经典信号输入模块、量子信号与经典信号复用模块、光纤链路、量子信号与经典信号解复用模块、经典信号输出模块、QKD发送方终端、QKD接收方终端，所述量子信号与经典信号复用模块包括光强自适应调整器件、第一波分复用器；

所述经典信号输入模块、所述光强自适应调整器件、所述第一波分复用器通过光纤依次连接；

所述第一波分复用器通过所述光纤链路与所述量子信号与经典信号解复用模块连接；

所述量子信号与经典信号解复用模块与所述经典信号输出模块通过光纤连接；

所述第一波分复用器、所述量子信号与经典信号解复用模块通过光纤分别与所述QKD发送方终端、所述QKD接收方终端连接；

所述光强自适应调整器件还与所述QKD接收方终端通信连接，用于根据所述QKD接收方终端的噪声反馈信息自动调整衰减系数来衰减经典信号；

所述第一波分复用器用于将衰减调整后的所述经典信号和所述量子信号复用。

优选地，