量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制技术

目前基于光纤的点对点量子密钥分配所需的器件和系统技术正逐步成熟并呈现商业化应用趋势,因此如何将量子信号和经典光信号复用在一根光纤中以大幅提高系统容量和节约光纤资源成为学术界近年来关注的热点问题之一。主要研究了量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制问题,首先分析四波混频和拉曼散射这两种主要噪声因素对量子信道产生的影响;然后针对不同信道间隔和不同传输距离的应用场景分别提出了一种基于非等间隔波长分配的四波混频噪声抑制算法以及一种针对四波混频和拉曼散射进行联合优化的波长分配算法;最后采用仿真验证了所提算法的性能优越性,为未来不同应用场景下的量子信号与经典光信号共纤传输提供了良好的技术方案。

城域网中量子与经典光共纤传输技术研究

基于光纤信道的量子密钥分发(QKD)方案,为了避免经典光信号对量子信号的干扰,量子通信通常额外使用独立的光纤来进行传输,这就造成了对光纤资源的大量消耗,实现量子与经典光共纤传输是QKD走向实用化的重要途径。城域网是QKD应用的主要场景之一,文中针对城域网量子与经典光信号共纤传输应用,开展了系统的理论建模和仿真分析,详细研究了经典光信号与量子光信号同向传输和反向传输、传输距离、经典光信号功率等对QKD误码率和成码率的影响。仿真结果显示:基于BB84协议,当经典信号光功率为10 dBm时,量子光信号与经典光信号同向共纤传输系统的最大传输距离可达到85.5 km,验证了量子与经典光信号共纤传输系统在城域网应用是可行的。

开放型量子保密通信系统架构及共纤传输技术研究与实验

量子保密通信因其具有理论上的无条件安全性,在国防、金融、政务、商业等领域的应用潜力巨大,同时也对通信网络提出了一定的要求。在研究量子保密通信的基础上,提出了开放型量子保密通信的系统架构;同时为了更好地与现有通信系统融合,提出了一种量子密钥分发(QKD)系统与大容量光通信系统共纤传输方案,并通过实验验证了QKD系统和80×100 Gbit/s DWDM系统共纤传输的可行性,在超过100 km共纤(G.654超低损光纤)传输条件下同时实现了QKD成码率超1 kbit/s和8 Tbit/s DWDM系统无误码传输。

面向CVQKD量子-经典信号共纤传输技术研究

量子-经典信号共纤传输技术对实用化量子保密通信网络建设具有重要意义。针对经典光在光纤信道中的拉曼散射(RS)、四波混频(FWM)以及交叉相位调制(XPM)等非线性效应对量子信号的噪声干扰,构建了量子-经典信号共纤传输连续变量量子密钥分发(CVQKD)系统的安全密钥率仿真模型,重点分析了经典光功率、信道间隔和探测方式对系统噪声和密钥率的影响。结果表明,在近距离传输时,FWM噪声占主导地位,在传输距离大于10 km时,XPM噪声大于RS和FWM噪声。系统总噪声与经典光功率正相关,与波分复用信道间隔反相关。零差和外差检测下,随着传输距离的增加,安全密钥率整体变化趋势接近,零差检测方式具有更大的极限传输距离。该研究工作可为实用化量子-经典信号共纤传输CVQKD系统的优化设计提供参考。

量子密钥分发系统与经典光通信系统共纤传输分析

阐述量子信号与经典信号共纤传输的技术难点和解决办法,结合实际经典网络特点,提出了量子密钥分发系统与经典光通信系统共纤传输方案,为量子密钥分发系统与经典光通信系统共纤传输技术进一步研究提供参考,从而促进量子密钥网络的发展。

超低损耗光纤在量子保密通信中的应用研究

量子保密通信技术(Quantum Key Distribution,QKD)是提升电网信息安全传输的重要手段。由于量子保密通信系统在器件上的局限性,目前只能实现百公里以内的传输距离。为提升传输距离,除了在传输设备、器件和编码技术进行优化以外,降低线路光纤衰减也是有效的技术手段之一。文章介绍了用于电力通信系统超长跨距传输中的超低损耗光纤及其在量子保密通信系统中的应用,并且通过实验验证了在量子保密通信系统中,超低损耗光纤相比于常规G.652光纤,可实现更长的传输距离或更高的成码率。

新型光纤在量子通信方面的应用研究

量子密钥分发信号与经典光信号的共纤传输是未来量子通信一个重要的发展方向。通过在现网开展的验证实验,对比了共纤传输时量子通信在新型光纤与标准单模光纤中性能的差异,说明新型光纤在量子通信方面同样具备优势。

量子保密通信在铁路调度通信中的应用

针对铁路通信系统中调度通信业务的信息传输安全性问题,提出将具有更高安全防护能力的量子通信应用于铁路干线调度网的业务传输加密中,关键技术包括量子密钥分发技术、异或中继技术以及共纤传输。结合调度通信网络拓扑,通过在各调度业务系统节点部署量子设备,给出将铁路干线调度通信进行量子加密的网络结构,从而提高调度系统中列车调度、货运调度等业务的安全性和运输效率。

基于量子通信的铁路视频监控系统方案研究

为加强铁路视频信息在光纤线路上传输的安全性,结合铁路综合视频监控系统结构,研究利用量子通信技术对铁路视频敏感信息进行加密传输,并提出铁路视频监控量子组网方案。针对方案中遇到的量子信号远距离传输和光纤损耗问题,分别提出可信中继和波分复用共纤传输两种关键技术解决策略,使量子通信组网方案具有一定可行性和现实意义。

量子保密通信技术发展及应用分析

量子保密通信是未来提升信息安全保障能力的重要技术手段之一。介绍了基于量子密钥分发(QKD)的量子保密通信关键技术,探讨了量子保密通信应用示范及标准化研究最新进展,提出了量子保密通信的系统架构和典型网络组织;同时为了更好地与现有通信系统融合,提出了一种QKD系统与大容量光通信系统共纤传输方案;最后对量子保密通信的发展前景进行了展望。