引用本文:
冉攀,胡敏,郭邦红. 基于DWDM的量子经典融合通信系统噪声处理技术[J]. 光通信技术,2020,44(8):22-26.
冉 攀1,胡 敏1,郭邦红2*
(1.华南师范大学 信息光电子科技学院,广州510006;2.深圳大学 计算机与软件学院,广东 深圳518060)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为提高系统容量和光纤的利用率,降低网络建设成本,提出了基于密集波分复用(DWDM)技术的量子经典融合通信系统。为消除或降低系统中经典信号对量子信号的影响,设计一种非等间隔波长选取方法和采用光隔离器分别处理融合系统中的四波混频噪声和喇曼散射噪声。仿真结果表明:经过噪声处理后,量子经典融合通信系统中的因四波混频和喇曼散射噪声导致的量子误码率(QBER)下降约33.3%。
关键词:TN256
中图分类号:TN256 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)08-0022-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.08.006
0 引言
量子算法及量子计算的快速发展对以非对称加密(RSA)算法为代表的现行主流公钥密码机制构成了巨大的威胁。一旦量子计算取得突破,现有的密码体系将形同虚设。量子密钥分发(QKD)技术的出现为信息安全与通信保密提供了一种新的解决方案。QKD[1]是基于量子不可克隆定理和海森堡测不准原理等物理定理保证安全性的密钥分发方法,结合一次一密(OTP)体制,提供了理论上的绝对安全性。
自首个QKD协议BB84[2]被提出以来,QKD在理论、实验等方面取得了巨大的进步。尤其是基于光纤量子信道的QKD系统,已经有部分公司可以提供商用产品。同时,将光子作为信息载体的经典光网络技术也取得了重大发展,采用密集波分复用(DWDM)技术实现量子与经典信号在同一光纤中同时传输,可以提高系统容量和光纤利用率,并降低网络建设成本,是量子通信系统实际应用的关键技术[3]。然而,在传输过程中,主要由四波混频和喇曼散射2种效应产生的经典信号噪声会严重干扰量子信号,如何降低甚至消除噪声影响是亟待解决的问题。文献[3]采用较大的波长间隔(经典通信波长为1550 nm,量子通信波长为1310 nm)减小四波混频噪声的影响,但是O波段的信道衰减(0.33 dB/km)比C波段(0.2 dB/km)大,将导致QKD的安全距离和成码率下降。因此,本文提出采用非等间隔波长选取方法和光隔离器(OI)分别处理这2种噪声。
4 结束语
本文提出了基于DWDM的量子经典融合通信系统,量子信号和经典信号共用现有光纤基础设施,可以有效节约光纤资源和网络建设成本。同时,提出针对融合通信系统中出现的噪声处理方法:采用非等间隔波长划分方法可以有效降低四波混频产生的噪声对量子信号的干扰;采用OI处理可以降低喇曼散射噪声,显著提高了系统性能。本文的设计对于加快推动量子经典融合通信商业化、产业化发展具有重要的参考价值。