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。     

基于波分复用技术的测量设备无关量子密钥分发

基于诱骗态MDI-QKD协议,提出了一种使用波分复用技术(WDM)的MDI-QKD协议.通信双方Alice和Bob同时发送不同波长的多路信号,通过光复用器将多路信号合并,由单根光纤进行长距离传输.第三方Charlie通过光解复用器将多路合成信号分开,分别对每一路进行贝尔态测量.理论分析结果表明协议的密钥生成率与传输距离、复用路数及平均光子数目有关;数值仿真结果表明在不增加系统传输设备的前提下,该协议极大提高了系统的密钥生成率.当传输距离为150 km,单路的密钥生成率为0.17 Mbps,20路、40路复用的密钥生成率分别可达3.34 Mbps、6.68 Mbps.     

量子密钥通信网信道复用方案研究

为降低量子密钥通信网建设成本,研究分析信道复用环境下的量子通信网络。针对目前主要的经典-量子信道复用方案,对较远波长隔离方案及同波段传输方案分别建立模型,仿真分析其系统性能。结果表明,较远波长隔离方案易于实现,在短距离通信中有良好的效果,可适用于短距离高密集局域网建设;同波段传输方案对信道隔离度有着较高要求,但更加符合经典光网络波段要求并有更远的通信距离,是量子密钥城域网建设的参考方案。     

基于不同光纤的波分复用型量子密钥分配研究

基于波分复用技术可以实现量子与经典信号在同一根光纤中共传。由于经典信号与光纤的非线性相互作用引起的噪声会降低量子密钥分配QKD的信噪比,需要采取措施降低经典噪声的影响。与以往对QKD设备侧的改造不同,从光纤传输线路的角度出发,通过对比不同种类光纤的性质,建立波分复用单纤传输量子密钥分配噪声模型,结合诱骗态和有限长安全分析方法,分析了不同种类光纤对共纤QKD背景噪声计数率、安全密钥率和最大安全传输距离等性能的影响。对G.652、G.654和G.655三种光纤的数值仿真结果表明, G.655光纤可以降低共纤QKD的背景噪声计数率, G.654光纤可以增大共纤QKD的安全密钥率和最大安全传输距离,而常用的标准单模光纤G.652对于共纤QKD性能的影响居于三者之间。     

基于BP神经网络的经典-量子信号共纤同传系统参数预测

光纤量子密钥分发的应用推广取决于与现有光网络的兼容性,而利用波分复用技术将经典数据和量子信号进行共纤传输兼备安全性、经济性和实用性等优势。针对经典-量子信号共纤同传系统中信号态平均光子数、诱骗态种类数量等参数最优取值处理困难、运行速度缓慢等影响其实用化的突出问题,建模分析了主要噪声成分,并在考虑统计波动影响下对有限长效应和诱骗态方法进行了评估。进而利用原始信号数据集对反向传播(BP)神经网络进行训练,以实现不同信道噪声条件下的信号态平均光子数等系统参数的预测。结果表明,该网络输出的预测平均光子数取值与原始曲线取值结果基本一致,训练误差小于10^-3。该网络可作为一种有效模型用于实用化诱骗态经典-量子共纤同传系统参数预测,对量子保密通信向着高速率、大容量、智能化发展具有潜在的应用价值。     

混合连续—离散变量量子密钥分发

作为量子密码学的主要应用之一,量子密钥分发(QKD)是一种密钥的安全传输方式。相比于传统的通信方式,基于量子力学基本原理的QKD协议在理论上具备无条件安全性。一般来说,QKD过程中量子态的制备和传输需要对光子进行编码、传输和测量。近年来,QKD在理论与工程应用方面取得了极大的发展,也推动了国内外QKD网络的部署。文章对近期混合连续—离散变量QKD的几项工作进行了重点讨论,结合离散变量QKD的编码方式以及连续变量QKD的探测方式对实际搭建QKD信道的优缺点进行了分析,并进一步梳理与总结了现阶段混合连续—离散变量QKD的研究重点和难点。     

量子密钥分发网络应用技术研究进展

现有的量子密钥分发网络根据其节点不同可分为三类,即由信任节点构成的网络系统、由光学节点构成的网络系统、以及由量子节点构成的网络系统.讨论了由不同节点构成的网络系统的特点,并分别指出了各自的优缺点.最后指出,一个跨越全球的量子密钥分发网络需要由这三种不同的网络系统组成.     

经典-量子信道复用技术研究

经典-量子信道复用传输是光纤量子密钥通信中的关键应用技术。通过讨论复用技术原理及其噪声干扰因素,剖析该项技术需要解决的技术难题。总结了国外近年来的主流解决方案,深入分析其典型实验,并针对各类方案的技术特点提出其应用需求和发展趋势,为该技术的进一步研究提供参考思路。     

基于量子密钥分发光通信用微小空间混合集成技术

量子秘钥分发系统中包含了偏振分束器、保偏滤波耦合器、波分复用器等多种光无源器件,如何实现系统小型化是目前急需解决的问题。本文提出了一种多器件微小空间混合集成技术,通过改变内部光无源器件的制作方式,实现了小型化封装的模块结构。     

城域波分复用传输系统

随着城域传输网的演变和对带宽的要求，密集波分复用技术将由长途骨干网进入城域传输网。本文对城域DWDM系统的组成、波长的采用、OADM结构、波长转换器特性、光放大器的采用、波长优化、网络保护机制等进行了简要的分析。     

量子密钥分发网络结构及性能分析

根据量子密钥分发网络节点功能的不同,可以将其分为三类:由信任方节点构成的网络;由光学器件构成的网络和;由量子节点构成的网络.文章分析了这三种网络的结构,并对比了它们的性能,适用条件以及应用前景.最后提出,在现有条件下三种网络各具优势但都不够成熟,用户可以根据各自对网络的需求来选择不同的网络模型进行保密通信.     

四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议

量子密钥分发(QKD)具有信息论上的无条件安全性,而相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)是双场量子密钥分发协议(TF-QKD)的一个变体,其最近被提出用来克服没有量子中继器的点对点协议中存在的速率-距离限制。鉴于实践中不存在无限强度的诱骗态,提出了一种具有实用价值的四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议,即四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议。给出了该协议的安全密钥速率公式,并通过数值仿真分析了该协议的性能,证明了该协议的有效性。