[發(fā)明專利]自適應(yīng)傳輸距離的量子密碼通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910938656.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110601833B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋紅巖;倪連芬;郝鵬磊;陳曹萍;安雪碧;丁禹陽(yáng);秦武;劉樹峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽問(wèn)天量子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04B10/70;H04B10/61
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務(wù)所 32332
• 代理人: 王長(zhǎng)征

本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)傳輸距離的量子密碼通信系統(tǒng)，包括量子密鑰發(fā)送系統(tǒng)；通信信道和量子密鑰接收系統(tǒng)；還包括設(shè)置在量子密鑰發(fā)送系統(tǒng)和/或量子密鑰接收系統(tǒng)內(nèi)的可調(diào)色散管理模塊；在系統(tǒng)運(yùn)行或者通信光纖長(zhǎng)度更換時(shí)，所述可調(diào)色散管理模塊用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)補(bǔ)償脈沖激光的色散補(bǔ)償量，使輸入通信信道的脈沖激光的補(bǔ)償色散量和通信信道光纖引入的色散量相當(dāng)。本發(fā)明通過(guò)光源管理模塊來(lái)控制系統(tǒng)色散導(dǎo)致的脈沖展寬量，降低色散對(duì)通信距離和通信速度的影響，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)預(yù)部署可調(diào)色散補(bǔ)償模塊，可匹配不同通信距離下的色散量；通過(guò)對(duì)系統(tǒng)誤碼率反饋跟蹤，動(dòng)態(tài)實(shí)施最優(yōu)色散補(bǔ)償，支持實(shí)驗(yàn)室及外場(chǎng)試驗(yàn)中不同距離的量子保密通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種量子通信系統(tǒng)，尤其涉及一種自適應(yīng)傳輸距離的量子密碼通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子信息技術(shù)近些年發(fā)展迅速，作為最具產(chǎn)業(yè)化可行性的量子保密通信技術(shù)逐步走上實(shí)用化道路。隨著京滬干線的投入使用，在對(duì)通信安全比較敏感的行業(yè)，量子保密通信網(wǎng)正在逐步建立。對(duì)于量子保密通信網(wǎng)，現(xiàn)階段最硬性的需求是更高速度和更長(zhǎng)距離，而這兩個(gè)參數(shù)都受限于光纖色散的影響：色散引起脈沖展寬導(dǎo)致高速系統(tǒng)恢復(fù)脈沖時(shí)序困難，限制系統(tǒng)速度；色散隨著傳輸距離增長(zhǎng)而增長(zhǎng)限制了系統(tǒng)在長(zhǎng)距離通信下的表現(xiàn)，使得系統(tǒng)碼率下降，甚至難以運(yùn)行。所以在量子保密通信中，尤其是長(zhǎng)距離保密通信網(wǎng)絡(luò)中，色散補(bǔ)償必不可少。

現(xiàn)階段，比較成熟兩種色散補(bǔ)償方案是基于色散補(bǔ)償光纖(DCF)和基于啁啾光柵(CFBG)色散補(bǔ)償。

基于色散補(bǔ)償光纖方案是在系統(tǒng)中發(fā)送端、線路中或者接收端使用色散補(bǔ)償光纖。使色散補(bǔ)償光纖引入的色散量和通信信道光纖引入的色散量匹配，從而獲得較好的補(bǔ)償效果。但是此類補(bǔ)償方案有明顯的劣勢(shì)。一是此方案色散補(bǔ)償量與色散補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度正相關(guān)，所以當(dāng)長(zhǎng)距離通信信道引入色散量大時(shí)，所需DCF長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而DCF傳輸衰減系數(shù)大，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)模塊插入損耗隨模塊補(bǔ)償色散量線性增長(zhǎng)。二是DCF的色散系數(shù)約100～200ps/km/nm，也就是說(shuō)如果需要補(bǔ)償100km傳輸長(zhǎng)度的通信光纖，需要10km以上的DCF，此光纖盤體積較大，重量大，不利于集成入通信設(shè)備，需在系統(tǒng)外獨(dú)立攜帶。第三，每個(gè)色散補(bǔ)償模塊的色散補(bǔ)償量是固定值，如果實(shí)用通信距離改變，則需要更換相應(yīng)長(zhǎng)度的色散補(bǔ)償模塊，單個(gè)模塊不具有距離普遍適用性。同時(shí)由于單個(gè)模塊補(bǔ)償量固定，而光纖長(zhǎng)度不是嚴(yán)格匹配，導(dǎo)致色散補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償精度不足。

另外一種較好的色散補(bǔ)償方案是基于啁啾光柵。啁啾光柵色散補(bǔ)償模塊引入衰減固定，不隨著距離長(zhǎng)而增長(zhǎng)，同時(shí)體積較小。但是此種方案同樣面對(duì)一個(gè)問(wèn)題，就是每個(gè)模塊補(bǔ)償距離固定，不具有任意距離適用性，且補(bǔ)償精度不可調(diào)。

因此，我們提出一種基于光源管理和色散管理的量子保密通信系統(tǒng)，通過(guò)光源光譜管理控制系統(tǒng)色散導(dǎo)致的脈沖展寬量，降低色散對(duì)通信距離的影響，同時(shí)在通信系統(tǒng)內(nèi)預(yù)部署可調(diào)色散補(bǔ)償模塊，可高精度匹配不同通信距離下的色散量。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)誤碼率反饋跟蹤，動(dòng)態(tài)實(shí)施最優(yōu)色散補(bǔ)償，支持實(shí)驗(yàn)室及外場(chǎng)試驗(yàn)中不同距離的量子保密通信。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)傳輸距離的量子密碼通信系統(tǒng)，本自適應(yīng)傳輸距離的量子密碼通信系統(tǒng)通過(guò)光源管理模塊來(lái)控制系統(tǒng)色散導(dǎo)致的脈沖展寬量，降低色散對(duì)通信距離和通信速度的影響，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)預(yù)部署可調(diào)色散補(bǔ)償模塊，可匹配不同通信距離下的色散量；通過(guò)對(duì)系統(tǒng)誤碼率反饋跟蹤，動(dòng)態(tài)實(shí)施最優(yōu)色散補(bǔ)償，支持實(shí)驗(yàn)室及外場(chǎng)試驗(yàn)中不同距離的量子保密通信。