[发明专利]一种经典信道和量子信道的波分复用系统及方法

说明书

本发明公开了一种经典信道和量子信道的波分复用系统及方法。系统包括发送端，接收端。发送端包括第一激光器，其发出占空比小于等于30％窄脉冲的经典光；第二激光器，发出同步光；量子密钥编码单元，进行量子密钥编码并以量子光形式发出；波分复用器，对量子光、经典光、同步光进行波分复用。接收端经典光探测器，用于对经典光进行探测；同步光探测器，用于对同步光进行探测；量子密钥探测单元，用于对量子密钥进行探测。方法包括波分复用方法以及量子密钥分发方法。本发明可以有效降低经典光的拉曼散射效应，从而降低经典光对量子光的干扰和影响，从而很大程度上提高量子密钥传输距离以及成码率。

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术领域，特别地涉及一种经典信道和量子信道的波分复用系统及方法。

背景技术

量子保密通信技术作为在量子力学、现代通信以及现代密码学等基础上发展出来的新兴技术，基于量子力学的基本原理，利用“一次一密”的方式对信息进行加密，具有不可破译的特性，拥有无可比拟的安全优势。量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术作为量子保密通信关键技术之一，对其研究的重点是如何确保量子密钥成码率高、传输距离远。

现有技术中，通常采用两种方式对量子密钥进行传输。一是采用独立光纤传输量子密钥。这种方式可以确保量子密钥被有效的传输，但是在这种情况下，经典信道和量子信道需要不同的光纤，会消耗大量的光纤资源，导致量子通信网络建设成本极高，使得量子通信停留在小规模的试验阶段，无法大规模的商业化应用。二是量子信道和经典信道通过波分复用共纤的方式。这种方式可以借助已有的完善的光纤通信网络大规模的部署量子通信网络，避免第一种方式带来的问题。然而，在实际应用中，传输距离超过50公里的情况下，就容易出现量子密钥的成码率低于安全性所要求的理论值的情况。因此，第二种方式存在着量子密钥传输距离短、误码率高的问题。如何提高量子密钥传输距离以及成码率，就是迫切需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种经典信道和量子信道的波分复用方法，包括：接收经典信号来自第一激光器的经典光，其中所述经典光为占空比小于等于30％的窄脉冲；接收量子信号来自量子密钥编码单元的量子光；以及在波分复用器，将所述经典信道的经典光与所述量子信道的量子光波分复用。

如上所述的方法，其中所述经典光为占空比小于等于20％或10％的窄脉冲。

如上所述的方法，其中所述第一激光器为脉宽可调的激光器。

如上所述的方法，进一步包括：将所述经典光和/或所述量子光衰减。

如上所述的方法，进一步包括：接收来自第二激光器的同步光；以及，将所述同步光与所述经典光和/或所述量子光波分复用。

如上所述的方法，进一步包括：将所述同步光衰减。

根据本发明的另一个方面，提出一种经典信道和量子信道的波分复用系统的发送端，包括：第一激光器，其经配置以发出占空比小于等于30％的窄脉冲的经典光；量子密钥编码单元，其经配置以概率随机的量子密钥编码并将编码结果以量子光发出；以及第一波分复用器，其经配置以将所述经典光与所述量子光波分复用。

如上所述的发送端，进一步包括：第二激光器，其经配置以发出同步光。

如上所述的发送端，其中，所述第一波分复用器经配置以将所述同步光与所述经典光及量子光波分复用。

如上所述的发送端，进一步包括：第二波分复用器，其经配置以将所述同步光与所述经典光或所述量子光波分复用。

如上所述的发送端，其中，所述第一波分复用器经配置以将所述经典光、所述量子光、所述同步光中的两种光波分复用，所述第二波分复用器经配置以将所述第一波分复用器发出的信号光与另一种光波分复用。