一种量子通信方法和相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种量子通信方法和装置，用于在将经典光信号和量子光信号通过一根光纤进行混传时，降低量子光信号受到的拉曼噪声的影响，本发明专利技术实施例中，发送装置生成待处理光信号和量子光信号；待处理光信号中至少包括经典光信号；发送装置将待处理光信号和量子光信号耦合，得到并发送耦合后光信号。由于经典光信号的波长处于L波段和/或C波段，量子光信号的波长处于S波段，因此经典光信号的波段的波长大于所述量子光信号的波段的波长，因此，量子光信号可位于反斯托克斯散射区，可有效减少量子光信号所受到的拉曼噪声的影响程度。

【技术实现步骤摘要】
一种量子通信方法和相关装置
本专利技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种量子通信方法和相关装置。
技术介绍
为了有效解决信息安全问题，量子密钥分配(QuantumKeyDistribution，简称QKD)技术应运而生，目前正在走向市场实用化。对于一个单向的QKD系统而言，其实现方式是通过在发送装置对量子光信号的量子态上编码一组随机数，在经过量子信道传输后被接收装置的接收机检测，然后发送装置和接收装置通过经典信道的数据比对和协商等一系列处理过程，最终使得双方共享一组安全的随机数密钥。典型的QKD系统中，用于发送装置和接收装置通信的光纤只承载量子信号，这有利于量子信号的探测，因为此时没有其它光信号引入额外噪声的影响。然而，未来量子通信必然向着网络化和全球化的方向发展。如今，各城域网发展过程中，光纤网络的铺设是基础，不可能将原有的光纤网络推翻，铺设新的量子网络，所以，只能在原有光纤的网络基础上，采用波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing，简称WDM)技术集成组成量子-经典混合光网络，即，需要采用WDM技术，在一根光纤中同时传输量子光信号和经典光信号。WDM是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送装置经复用器(Multiplexer)(亦称合波器)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收装置，经解复用器(Demultiplexer)(亦称分波器或称去复用器)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。现有技术中，可以用于传输光载波信号的有多个波段，比如L波段、C波段、S波段、E波段和O波段。每个波段对应不同的波长范围，L波段的波长范围为1565纳米(nm)至1625nm；C波段的波长范围为1530nm至1565nm；S波段的波长范围为1460nm至1530nm；E波段的波长范围为1360nm至1460nm；O波段的波长范围为1260nm至1360nm。一种实现经典信号和量子信号在同一根光纤中混传的解决方案为，基于WDM技术将经典光信号在C波段传输，将量子光信号在L波段传输。但是，在光纤中，由于拉曼噪声是泵浦光子与光学声子发生非弹性散射产生，产生的散射光子波长小于或大于泵浦光，分别对应于反斯托克斯散射区和斯托克斯散射区。且由于斯托克斯散射区的散射强度大于反斯托克斯散射区，因此，将量子光信号放置于波长较长的L波段时，量子光信号主要受斯托克斯散射区的影响，此时量子光信号受到的拉曼噪声的影响较大。综上，亟需一种量子通信方法和相关装置，用于在将经典光信号和量子光信号通过一根光纤进行混传时，降低量子光信号受到的拉曼噪声的影响。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种量子通信方法和相关装置，用于在将经典光信号和量子光信号通过一根光纤进行混传时，降低量子光信号受到的拉曼噪声的影响。本专利技术实施例提供一种用于量子通信的发送装置，包括：经典光信号发送机，用于生成待处理光信号；量子光信号发送机，用于生成量子光信号；量子光信号的波长处于S波段；第一耦合单元，用于将待处理光信号和量子光信号耦合，得到耦合后光信号；发送单元，用于通过光纤发送耦合后光信号；其中，待处理光信号中至少包括经典光信号；的经典光信号包括至少一个子经典光信号；经典光信号包括一个子经典光信号时，子经典光信号的波长处于C波段或L波段；经典光信号包括多个子经典光信号时，多个子经典光信号满足以下内容中的任一项：多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号；多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号；多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号。可见，经典光信号的波长处于L波段和/或C波段，由于量子光信号的波长处于S波段，因此经典光信号的波段的波长大于量子光信号的波段的波长，因此，量子光信号可位于反斯托克斯散射区，又由于反斯托克斯散射区的散射强度较小，因此可有效减少量子光信号所受到的拉曼噪声的影响程度，从而提高了通过一根光纤混传经典光信号和量子光信号时量子光信号的质量。进一步，量子光信号的波长处于S波段，且由于S波段的光纤衰减系数较小，因此当将量子光信号在插损较小的S波段进行传输时，可减轻量子光信号的损耗，从而提高了量子密钥传输的安全距离。进一步，由于经典光信号的波长处于L波段和/或C波段，由于量子光信号的波长处于S波段，即经典光信号的波段与量子光信号的波段为两个不同的波段，从而保证了经典光信号的波长和量子光信号的波长之间的距离，如此，可有效降低由于经典光信号的泄露对量子光信号所造成的干扰，以及有效降低经典光信号在传输过程中所产生的四波混频(Four-WaveMixing，简称FWM)对量子光信号所造成的干扰。可选地，第一耦合单元，具体用于通过位于光纤上的S波段耦合器，将在光纤中的第一子光纤上传输的待处理光信号和在光纤中的第二子光纤上传输的量子光信号耦合，得到耦合后光信号。S波段耦合器可以是光纤耦合器，或者S波段量子光信号和待处理光信号的波分复用器。可选地，经典光信号发送机，具体用于生成经典光信号，并通过可调光衰减器(VariableOpticalAttenuator，简称VOA)，对生成的经典光信号进行衰减，得到待处理光信号。由于在发送装置侧，使用VOA对经典光信号进行衰减，并不使用现有技术中常用的EDFA，如此，则彻底消除EDFA所引起的ASE噪声对QKD信道的影响。另一方面，由于光纤传输损耗较低，因此对于城域网通讯系统，对经典光的光功率要求较低，此时，使用VOA对经典光信号进行衰减，完全可以使经典光信号的功率达到传输要求。可选地，待处理光信号还包括监控光信号，其中，监控光信号位于L波段。经典光信号发送机，具体用于生成经典光信号和监控光信号，并通过VOA，对生成的经典光信号进行衰减，得到衰减后经典光信号；通过L波段和C波段合波器将衰减后的经典光信号和监控光信号耦合，得到待处理光信号。如此，当用较长距离的城际量子通信时，在实际传输过程中设置光放大站点，在这种情况下由于存在中间节点，因此可通过第一光监控信道2207所发送的监控光信号对传输线路进行监控，一方面提高了传输的安全性，另一方面更好的兼容了现有技术中的监控信道的布局，第三，由于监控光信号使用L波段，监控光信号的波段距离量子光信号的波段较远，因此，监控光信号对量子光信号的噪声影响较小。可选地，存在多个不同波长的子经典光信号时，经典光信号发送机，具体用于通过第一耦合器或合波器，将多个子经典光信号耦合，得到经典光信号。其中，合波器满足以下条件：多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号，合波器为C波段合波器；多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号，合波器为L波段合波器；多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号，合波器为C波段和L波段合波器。通过第一耦合器或合波器，将多个子经典光信号耦合，得到经典光信号。如此，可更加简化通信系统，便于操作，且进一步降低系统中的插损。可选地，存在多个不同波长的子量子光信号时，量子光信号发送机，具体用于通过第二耦合器或S波段合波器，将多个子量子光信号耦合，得到量子光信号。由于量子光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于量子通信的发送装置，其特征在于，包括：经典光信号发送机，用于生成待处理光信号；量子光信号发送机，用于生成量子光信号；所述量子光信号的波长处于S波段；第一耦合单元，用于将所述待处理光信号和所述量子光信号耦合，得到耦合后光信号；发送单元，用于通过光纤发送所述耦合后光信号；其中，所述待处理光信号中至少包括经典光信号；所述的经典光信号包括至少一个子经典光信号；所述经典光信号包括一个子经典光信号时，所述子经典光信号的波长处于C波段或L波段；所述经典光信号包括多个子经典光信号时，所述多个子经典光信号满足以下内容中的任一项：所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号；所述多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号；所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于量子通信的发送装置，其特征在于，包括：经典光信号发送机，用于生成待处理光信号；量子光信号发送机，用于生成量子光信号；所述量子光信号的波长处于S波段；第一耦合单元，用于将所述待处理光信号和所述量子光信号耦合，得到耦合后光信号；发送单元，用于通过光纤发送所述耦合后光信号；其中，所述待处理光信号中至少包括经典光信号；所述的经典光信号包括至少一个子经典光信号；所述经典光信号包括一个子经典光信号时，所述子经典光信号的波长处于C波段或L波段；所述经典光信号包括多个子经典光信号时，所述多个子经典光信号满足以下内容中的任一项：所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号；所述多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号；所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号。2.如权利要求1所述的发送装置，其特征在于，所述第一耦合单元，具体用于：通过位于所述光纤上的S波段耦合器，将在所述光纤中的第一子光纤上传输的所述待处理光信号和在所述光纤中的第二子光纤上传输的所述量子光信号耦合，得到所述耦合后光信号。3.如权利要求1或2所述的发送装置，其特征在于，所述经典光信号发送机，具体用于：生成经典光信号，并通过可变光衰减器VOA，对生成的所述经典光信号进行衰减，得到所述待处理光信号。4.如权利要求1或2所述的发送装置，其特征在于，所述待处理光信号还包括监控光信号，其中，所述监控光信号位于L波段；所述经典光信号发送机，具体用于：生成经典光信号和监控光信号，并通过可变光衰减器VOA，对生成的所述经典光信号进行衰减，得到衰减后经典光信号；通过L波段和C波段合波器将衰减后的经典光信号和所述监控光信号耦合，得到所述待处理光信号。5.如权利要求3或4所述的发送装置，其特征在于，存在多个不同波长的子经典光信号时：所述经典光信号发送机，具体用于：通过第一耦合器或合波器，将所述多个子经典光信号耦合，得到所述经典光信号；其中，所述合波器满足以下条件：所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号，所述合波器为C波段合波器；所述多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号，所述合波器为L波段合波器；所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号，所述合波器为C波段和L波段合波器。6.如权利要求1至5任一权利要求所述的发送装置，其特征在于，存在多个不同波长的子量子光信号时：所述量子光信号发送机，具体用于：通过第二耦合器或S波段合波器，将所述多个子量子光信号耦合，得到所述量子光信号。7.一种用于量子通信的接收装置，其特征在于，包括：接收单元，用于通过光纤接收发送装置发送的耦合后光信号；其中，所述耦合后光信号包括待处理光信号和量子光信号；所述量子光信号的波长处于S波段；第二耦合单元，用于从所述耦合后光信号中确定出所述待处理光信号和所述量子光信号；经典光信号接收机，用于接收所述第二耦合单元输出的所述待处理光信号，并从所述待处理光信号中确定出所述经典光信号；量子光信号接收机，用于接收所述第二耦合单元输出的所述量子光信号，并进行处理；其中，所述待处理光信号中至少包括经典光信号；所述的经典光信号包括至少一个子经典光信号；所述经典光信号包括一个子经典光信号时，所述子经典光信号的波长处于C波段或L波段；所述经典光信号包括多个子经典光信号时，所述多个子经典光信号满足以下内容中的任一项：所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号；所述多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号；所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号。8.如权利要求7所述的接收装置，其特征在于，所述第二耦合单元，具体用于：通过位于所述光纤上的S波段带通滤波器，将所述耦合后光信号中的所述量子光信号分离至在所述光纤中的第四子光纤；并将所述耦合后光信号中的所述待处理光信号分离至所述光纤中的第三子光纤进行处理，从所述待处理光信号中确定出所述经典光信号。9.如权利要求8所述的接收装置，其特征在于，所述S波段带通滤波器的带宽范围为0.1纳米nm至70nm。10.如权利要求8或9所述的接收装置，其特征在于，所述经典光信号接收机，具体用于：通过光放大器OA，对所述待处理光信号进行放大，得到所述经典光信号。11.如权利要求8或9所述的接收装置，其特征在于，所述待处理光信号还包括监控光信号，其中，所述监控光信号位于L波段；所述经典光信号接收机，具体用于：通过L波段和C波段分波器，对所述待处理光信号进行分波，得到监控光信号和分波后光信号；通过光放大器OA，对所述分波后光信号进行放大，得到所述经典光信号。12.如权利要求7至11任一权利要求所述的接收装置，其特征在于，存在多个不同波长的子经典光信号时：所述经典光信号接收机，还用于：通过分波器，对所述经典光信号进行分波处理，得到所述经典光信号中包括的所述多个子经典光信号；其中，所述分波器满足以下条件：所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号，所述分波器为C波段分波器；所述多个子经典光信号中包括波长处于L波段的子经典光信号，所述分波器为L波段分波器；所述多个子经典光信号中包括波长处于C波段的子经典光信号和波长处于L波段的子经典光信号，所述分波器为C波段和L波段分波器。13.如权利要求7至12任一权利要求所述的接收装置，其特征在于，存在多个不同波长的子量子光信号时：所述量子光信号接收机，还用于：通过S波段分波器，对所述量子光信号进行分波处理，得到所述量子光信号中包括的所述多个子量子光信号。14.如权利要求13所述的接收装置，其特征在于，所述S波段分波器的每个子带的带宽范围为0.1nm至5nm。15.一种量子通信方法，其特征在于，包括：发送装置生成待处理光信...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏长征，陆亮亮，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44