[實用新型]一種量子與經典融合通信網絡系統

有效

• 申請號: 201721903221.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN207977966U
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 冉攀;郭邦紅;胡敏;張立濤;曾涵宇;何翼龍;曾炎穎
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;廣東國騰量子科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/25
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本實用新型提供一種量子與經典融合通信網絡接入系統，該系統包括ALICE發送端、BOB接收端、傳輸網絡和同步控制器四部分。ALICE發送端有生成量子密鑰的QKD和處理量子密鑰的密鑰服務器，BOB接收端也包括生成量子密鑰的QKD和處理量子密鑰的密鑰服務器，傳輸網絡是現存的電信網絡(如局域網、城域網等光網絡)采用復用技術將量子信道和經典信道并入在同光纖中傳輸，同步控制器確保系統有條不紊地運行。本實用新型借助現存的電信網絡，實現量子信號和經典信號復用同傳，大大減少網絡系統的建設成本，且結構簡單，簡易施行。

技術領域

本實用新型涉及量子信息以及光通信技術領域，更具體地，涉及一種量子與經典融合通信網絡接入系統。

背景技術

量子密鑰分發是利用量子效應實現具有高度安全性的量子密碼技術，是量子力學和經典密碼學相結合的一門新興科學，是目前國際量子物理和信息科學的研究熱點。

量子經典融合通信是量子密鑰分發網絡應用的趨勢。自Bennett and Brassard在1984年的第一篇關于QKD的論文以來，并搭建了第一套QKD實驗系統，用以演示如何利用BB84協議在兩個通信方之間安全地共享密鑰，出現傳輸距離短，密鑰率低等問題。此后，全世界的研究者們不斷地改進、完善QKD的實驗技術，經過幾十年的技術發展，QKD鏈路由最初的點對點鏈接到如今的網絡化，傳輸距離由最初的幾米到如今的幾百公里，以及密鑰率從比特提升兆水平。1994年Townsend等采用光功率分配器構建了基于無源光網絡的多用戶量子密鑰分發網絡結構，實現了多用戶量子通信。由于通信環境和傳輸介質的不同，主要分為光纖QKD系統和空間QKD系統兩大類，其中光纖系統更適合與搭建地面通信網絡，比如局域網、城域網等。為了節省光纖資源與網絡建設成本，許多光纖QKD系統采用WDM技術在現存的電信網絡中將時鐘光和信息光并入同一光纖傳輸構建QKD網絡。2003年Brassard提出一種采用波分復用技術的基于光纖的量子密鑰分發網絡，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)資助波士頓大學和哈佛大學建立的世界上最大的第一個跨越城市區域的QKD網絡，國內建設了32節點的量子通信示范干線等融合網絡。

國內外的研究表明QKD波分復用的量子經典融合通信面臨解決量子信號與經典信號如何共存的問題，在實際融合通信中QKD除了受到量子信號的噪聲影響外還主要受經典WDM信號的反斯托克斯噪聲的干擾，采用濾波技術減小量子信號與經典信號共纖傳輸時經典噪聲的影響從而增大傳輸距離，提高傳輸密鑰率。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、使用方便的量子與經典融合通信接入系統，采用波分復用(WDM)技術與濾波技術將量子與經典信號并入同光纖經現存電信網絡傳輸，減小噪聲影響，提高傳輸距離，大大節省了光纖資源和網絡建設成本。

為了達到上述技術效果，本實用新型的技術方案如下：

一種量子與經典融合通信網絡系統，包括ALICE發送端、BOB接收端、傳輸網絡和同步控制器，ALICE和BOB通過量子信道協商生成量子密鑰，經過密鑰服務器進行原碼交換、篩選、密鑰提取等經典操作后，采用波分復用技術將經典信號(如系統同步控制信號等)與量子信號在傳輸網絡中(如局域網、城域網中)進行同光纖傳輸，實現融合通信，其中：

所述ALICE發送端包括生成量子密鑰的QKD和密鑰服務器，QKD光學平臺包括激光器、強度調制器、相位調制器和可調衰減器；

進一步地所述激光器用于制備系統所需的光脈沖，重復頻率為625MHz，激光波長為1310nm；

進一步地所述強度調制器把連續激光調制成時間間隔為T的脈沖激光；

進一步地所述相位調制器通過向其輸入正確電平的電驅信號來提供0或π的相移；

進一步地所述可調衰減器是將激光器輸出的光脈沖衰減到平均光子數小于1的光脈沖；