[實用新型]一種經(jīng)典信道和量子信道的波分復(fù)用系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921879336.4
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN211127813U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳柳平;萬相奎;李楊
• 申請（專利權(quán)）人: 國開啟科量子技術(shù)（北京）有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/548;H04B10/70;H04J14/02;H04L9/08
• 代理公司: 北京天馳君泰律師事務(wù)所 11592
• 代理人: 孟銳

本實用新型公開了一種經(jīng)典信道和量子信道的波分復(fù)用系統(tǒng)，包括發(fā)送端、接收端。發(fā)送端包括第一激光器，其發(fā)出占空比小于等于30％窄脈沖的經(jīng)典光；第二激光器，發(fā)出同步光；量子密鑰編碼單元，進行量子密鑰編碼并發(fā)出量子光；波分復(fù)用器，對量子光、經(jīng)典光、同步光進行波分復(fù)用。此外，發(fā)送端還可包括衰減器，或第一經(jīng)典光探測器；或是檢測強光攻擊的第一檢測單元；或是對量子光進行光強檢測的第二檢測單元；或第一濾波單元；或是進行誘騙態(tài)制備的誘騙態(tài)制備單元。接收端包括多個用以解復(fù)用的波分復(fù)用器；以及經(jīng)典光探測器，同步光探測器、量子密鑰探測單元。本實用新型可有效降低經(jīng)典光的拉曼散射效應(yīng)，提高量子密鑰傳輸距離及成碼率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及量子保密通信技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種經(jīng)典信道和量子信道的波分復(fù)用系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子保密通信技術(shù)作為在量子力學(xué)、現(xiàn)代通信以及現(xiàn)代密碼學(xué)等基礎(chǔ)上發(fā)展出來的新興技術(shù)，基于量子力學(xué)的基本原理，利用“一次一密”的方式對信息進行加密，具有不可破譯的特性，擁有無可比擬的安全優(yōu)勢。量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution，QKD)技術(shù)作為量子保密通信關(guān)鍵技術(shù)之一，對其研究的重點是如何確保量子密鑰成碼率高、傳輸距離遠。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用兩種方式對量子密鑰進行傳輸。一是采用獨立光纖傳輸量子密鑰。這種方式可以確保量子密鑰被有效的傳輸，但是在這種情況下，經(jīng)典信道和量子信道需要不同的光纖，會消耗大量的光纖資源，導(dǎo)致量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本極高，使得量子通信停留在小規(guī)模的試驗階段，無法大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。二是量子信道和經(jīng)典信道通過波分復(fù)用共纖的方式。這種方式可以借助已有的完善的光纖通信網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模的部署量子通信網(wǎng)絡(luò)，避免第一種方式帶來的問題。然而，在實際應(yīng)用中，傳輸距離超過50公里的情況下，就容易出現(xiàn)量子密鑰的成碼率低于安全性所要求的理論值的情況。因此，第二種方式存在著量子密鑰傳輸距離短、誤碼率高的問題。如何提高量子密鑰傳輸距離以及成碼率，就是迫切需要解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實用新型提出一種經(jīng)典信道和量子信道的波分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)送端，包括：第一激光器，其經(jīng)配置以發(fā)出占空比小于等于30％的窄脈沖的經(jīng)典光；量子密鑰編碼單元，其經(jīng)配置以概率隨機的量子密鑰編碼并將編碼結(jié)果以量子光發(fā)出；以及第一波分復(fù)用器，其經(jīng)配置以將所述經(jīng)典光與所述量子光波分復(fù)用。

如上所述的發(fā)送端，進一步包括：第二激光器，其經(jīng)配置以發(fā)出同步光。

如上所述的發(fā)送端，其中，所述第一波分復(fù)用器經(jīng)配置以將所述同步光與所述經(jīng)典光及量子光波分復(fù)用。

如上所述的發(fā)送端，進一步包括：第二波分復(fù)用器，其經(jīng)配置以將所述同步光與所述經(jīng)典光或所述量子光波分復(fù)用。

如上所述的發(fā)送端，其中，所述第一波分復(fù)用器經(jīng)配置以將所述經(jīng)典光、所述量子光、所述同步光中的兩種光波分復(fù)用，所述第二波分復(fù)用器經(jīng)配置以將所述第一波分復(fù)用器發(fā)出的信號光與另一種光波分復(fù)用。

如上所述的發(fā)送端，進一步包括第一衰減器、和/或第二衰減器、和/或第三衰減器；其中，第一衰減器經(jīng)配置以對所述經(jīng)典光的光強根據(jù)系統(tǒng)要求進行精確調(diào)節(jié)；第二衰減器經(jīng)配置以對所述同步光的光強根據(jù)系統(tǒng)要求進行精確調(diào)節(jié)；第三衰減器經(jīng)配置以將所述量子光衰減至單光子水平。

如上所述的發(fā)送端，進一步包括第三波分復(fù)用器，第一經(jīng)典光探測器，所述第三波分復(fù)用器經(jīng)配置以將本實用新型接收端所發(fā)出的經(jīng)典光從光路中解復(fù)用后傳輸至所述第一經(jīng)典光探測器。

如上所述的發(fā)送端，進一步包括第一光學(xué)傳輸單元，第一檢測單元；所述第一光學(xué)傳輸單元包括三個光學(xué)接口，第一接口輸入的光信號從第二接口輸出，第二接口輸入的光信號從第三接口輸出；第一光學(xué)傳輸單元經(jīng)配置其第一接口以接收所述量子光，第二接口與波分復(fù)用器直接連接，第三接口與第一檢測單元連接；第一檢測單元是光強檢測裝置，其接收由第一光學(xué)傳輸單元傳輸?shù)墓饷}沖，并對光脈沖的光強進行檢測。