[发明专利]一种共纤量子密钥分配系统、方法及无源光网络

说明书

本发明涉及量子信息技术领域，尤其是指一种共纤量子密钥分配系统、方法及无源光网络。本发明所述的共纤量子密钥分配系统，通过在无源光网络的光分配网ODN部分增加一个巧妙设计的光定制开关，并配合波分复用器的组合使用，根据时分复用的规则，自动地将量子信号线路切换至与当前发光的光网络单元连接，使得量子信号通过光定制开关传输，由此，量子信号传输不经过光分路器，从而避免了光分路器对量子信号的分光损耗。

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，尤其是指一种共纤量子密钥分配系统、方法及无源光网络。

背景技术

现有的技术中，已授权的实用新型专利CN207706187U-基于无源光网络(PON)的波分复用型量子密码通信装置，通过在光网络单元(ONU)设备前面增加一个陷波滤波器，来滤除与量子信号同波长的经典信号，然后将非同波长的经典信号与量子信号共纤传输，从而减少ONU设备产生的带内经典噪声对QKD系统的影响；

已授权的实用新型专利CN208015742U-量子密钥分发系统与PON设备共纤传输系统，通过在光线路终端(OLT)和ONU前面各增加一个自适应光衰减/放大装置，实现既降低经典信号对量子密钥分配(QKD)的影响，又保证无源光网络正常运行。

以上两个在无源光网络中实现共纤QKD的专利，主要解决的问题是经典噪声对QKD系统信噪比的影响。而且，以上两个专利存在一个共同的缺点，量子信号在通过光分配网(ODN)部分的无源光分路器时不可避免会产生损耗，对于1：n的分路器，每个量子信号只有1/n的概率通过光分路器到达量子密钥分配接收端，这将严重降低QKD量子信号的传输效率，即严重降低QKD系统的信噪比，影响无源光网络中QKD系统的安全密钥率和最大安全传输距离。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中光分路器对量子信号的分光损耗问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种共纤量子密钥分配系统，布置于无源光网络中，所述无源光网络包括光线路终端、光分配网和若干光网络单元，所述共纤量子密钥分配系统包括：

第一量子密钥分配单元，部署在所述光线路终端；

第二量子密钥分配单元，包括若干第二量子密钥分配子单元，对应部署在所述若干光网络单元；

光分路器，部署在所述光分配网中；

光定制开关，部署在所述光分配网中；以及

波分复用接口，部署在所述光线路终端、所述光分配网和所述若干光网络单元，用以支持所述光线路终端与所述光分配网之间、所述光分配网与所述若干光网络单元之间的共纤通信；

当任一光网络单元在工作时刻发送一第一波段的经典信号时，触发对应的所述第二量子密钥分配子单元发送一第二波段的量子信号，所述经典信号与所述量子信号通过所述波分复用接口进行合波和分波后，达到所述光分配网中，所述光定制开关打开对应当前工作的光网络单元所在通道，使得所述量子信号通过所述光定制开关，并且

通过到达所述第一量子密钥分配单元或者与所述第一量子密钥分配单元发送的量子信号配对，完成所述光线路终端与该光网络单元之间共享量子密钥。

优选地，所述光定制开关包括：

切换控制模块，用于检测当前工作的光网络单元，并输出一个控制信号；

连接模块，与所述切换控制模块连接，用于根据所述控制信号，将量子信号线路切换至与所述切换控制模块检测到的当前工作的光网络单元连接。

优选地，所述切换控制模块包括：

多个分光器，通过波分复用接口与所述若干光网络单元对应连接，用于按照预设比例，从经典信号中分出一部分光强，并将其余经典信号发送至所述光分路器；