[发明专利]一种用于QKD系统的抑制经典光通信噪声的方法及装置

说明书

本申请提供一种用于QKD系统的抑制经典光通信噪声的方法及装置，本申请通过调制经典光和/或量子光的特性，使得探测量子光的探测器在开门时，基本上只有量子光的脉冲能被探测到，从而降低经典光的拉曼噪声的噪声影响，使得量子光的误码率大大减小，因此提高了QKD的传输距离及成码率。本申请提供多种调制经典光和/或量子光特性的方式，使用者能够根据QKD系统的特点选择其中一种适合于该QKD系统的调制经典光和/或量子光特性的方法，从而使得本申请的方法能够良好的应用于QKD系统中。本申请的方法可适用于现有的QKD系统，因此无需添加额外的器件设备，具有成本低适用性强的特点。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，具体涉及一种用于QKD系统的抑制经典光通信噪声的方法及装置。

背景技术

量子保密通信是近年来发展起来的新型通信技术，是量子理论和信息论相结合产生的新学科，它利用量子物理的基本特性来实现通信的无条件安全。量子密钥分发设备（QKD）需要通过量子信道进行量子密钥分发，需要通过经典信道进行经典通信。因此，任意两个用户若想达到无条件的安全保密通信，则需要借助量子密钥分发产生一对只有通信双方拥有的密钥。而量子信道中传输的是量子光，经典信道中传输的是经典光，为了节省光纤的使用，经典光与量子光往往通过波分复用技术进行共纤传输。

但是，经典光与量子光的光强差异较大，当经典光与量子光进行波分复用共纤传输时，较强的经典光会对量子光产生较大的影响，从而导致探测器对量子光探测时，判决结果里出现较高的量子误码率。经典光与量子光共纤传输带来的噪声来源主要包括以下方面：

一般量子光的波长选择1500nm左右，经典光的波长选择1300nm左右，经典光在光纤中传输时的非线性效应而产生新的频率成分，并且其频谱延伸至量子光波长，主要包括拉曼（Raman）散射效应自发拉曼散射源自于拉曼效应，这是经典光与光纤介质分子的相互作用，而产生的拉曼噪声脉冲，并且噪声脉冲的频域分布范围较广，可以在噪声源波长的左右200nm 带宽延展，且拉曼效应随着光纤长度的增加，效果越明显。由于拉曼散射的原因，经典光与量子光均会形成若干噪声脉冲，但是由于量子光的强度平均小于单光子强度，量子光的噪声脉冲极其微弱，而经典光的强度较强，因此量子光的噪声脉冲对经典光基本没有影响，但是经典光的噪声脉冲对量子光影响显著。如图1所示的示意图，假设经典光选择1350nm的波长，量子光选择1550nm的波长，经典光与量子光通过波分复用器后，波分复用器能够将除了与量子光相近波长的噪声脉冲之外的其他噪声脉冲滤除，这就导致在1550nm处会形成经典光的噪声脉冲，在探测量子光时，量子光的探测结果会受到经典光的1550nm处形成的噪声脉冲的影响，从而使得量子光的误码率大大增加。

由于QKD 的理论框架里把所有的误码率都归结于线路窃听者的攻击，则该情况下经典光引发的量子误码率升高会导致QKD的传输距离及安全成码率的降低，因此需要抑制经典光的通信噪声，来提高QKD 的传输距离及成码率。

发明内容

本申请提供一种用于QKD系统的抑制经典光通信噪声的方法及装置，以解决现有技术中在探测量子光时容易受到经典光拉曼噪声的影响，从而导致误码率增加的问题。

本申请第一方面提供一种用于QKD系统的抑制经典光通信噪声的方法，

调制经典光和/或量子光的特性，使经典光的特性与量子光的特性不同，具体步骤为：

调制经典光和/或量子光的脉冲时序，使得量子光的脉冲位于经典光的脉冲周期之间，

或者，

调制经典激光和量子光的脉冲偏振方向，使得量子光的脉冲偏振方向与经典光的脉冲偏振方向垂直。

优选地，所述调制经典光和/或量子光的脉冲时序，包括：

控制经典激光器和/或量子激光器的驱动信号，使得量子激光器发射的量子光的脉冲位于经典激光器发射的经典光的脉冲周期之间。