[实用新型]一种量子经典融合传输的噪声处理系统

说明书

本实用新型提供一种量子经典融合传输的噪声处理系统，包括：量子ALICE、量子BOB、经典信号收发装置、衰减器、第一DWDM、第二DWDM、滤波器和光隔离器，量子ALICE、第一DWDM、第二DWDM、光隔离器、滤波器和量子BOB通过光纤依次连接；量子ALICE发送的量子信号通过连接的第一DWDM发送到与量子BOB连接的第二DWDM，并经过光隔离器消除后向拉曼散射，再经过滤波器过滤信道串扰，进而发送到量子BOB，提高密钥生成率；第一DWDM和第二DWDM均连接有经典信号收发装置，其发送的经典信号经衰减器降低发射功率后，通过与之连接的第一或第二DWDM发送到第二或第一DWDM，并由对应连接的经典信号收发装置接收。本实用新型结构简单，且量子系统采用双MZI结构，自动补偿信号在传输中引入的相位波动。

技术领域

本实用新型涉及量子信息与光通信技术领域，具体涉及一种量子经典融合传输的噪声处理系统。

背景技术

量子密钥分发(QKD)是在量子时代提供数据安全性的主要候选者之一。传统的加密方法基于计算复杂性假设，而QKD使两个远程方能够安全地交换密钥，并且具有由量子力学定律保证的安全性。在过去的三十年中，QKD在理论发展方面取得了很大进展，以及实验演示。在早期的发展阶段，QKD研究的重点是在点对点场景中增强覆盖范围和性能，其中光纤链路专用于QKD系统。为了使这项技术大规模可用，目前的趋势已经转移到QKD网络并适应现有的经典网络基础设施。特别是，我们对能够在同一光纤上同时传输高速量子和经典信号的架构感兴趣。在光纤通信中，能够在同一光纤上传输多个光信号的主要技术之一是密集波分复用(DWDM)。该技术是能够同时传输量子信号和经典数据信号的有吸引力的候选者。

然而，在基于DWDM量子和经典信道融合传输时的一个主要挑战是由强数据信号产生的背景噪声，由于量子信号通常较弱，即使少量的背景噪声也可能严重降低QKD链路的运行。这些噪声包括拉曼散射，四波混频和布里渊散射，以及相邻信道之间的串扰等。在这些噪声源中四波混频是介质中两个以上光波相互作用所引起的非线性光学效应，它起因于介质的三阶非线性极化，在传输过程中，会有新的光产生，增加光谱成分，例如三个同向传输的f_i、f_j和f_k，产生的新频率光f_ijk表示为：

f_ijk＝f_i+f_j-f_k(k≠i,j)

拉曼散射是在光纤中传输的光子和介质发生非弹性的相互作用，从而发出与入射光频率不同的光辐射现象；而散射光与入射光的传输方向不同的后向拉曼散射对QKD系统产生严重的影响。

同时，在现有技术中，如专利CN201810127390，试图通过衰减经典信号的发射功率，在保证经典光通信不出错的情况下，可以但只降低经典信号产生的串扰噪声。另外，在现有技术中，北京邮电大学的孙咏梅老师等(文献：孙咏梅,牛佳宁,纪越峰.量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制技术[J].电信科学,2018(9).提出了一种基于非等间隔波长分配的四波混频噪声抑制方案，主要是解决了四波混频噪声的影响，但是未涉及后向拉曼散射噪声处理方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单的量子经典融合传输的噪声处理系统，通过采用非等距信道波长的方法，消除四波混频影响，并利用光隔离器的单向性基本抑制了后向拉曼散射噪声并结合滤波器减小信道串扰，从而减小系统的误码。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种量子经典融合传输的噪声处理系统，具体技术方案如下：

一种量子经典融合传输的噪声处理系统，包括：量子ALICE、量子BOB、经典信号收发装置、衰减器、第一DWDM、第二DWDM、滤波器和光隔离器，量子ALICE、第一DWDM、第二DWDM、光隔离器、滤波器和量子BOB通过光纤依次连接；