0 引言

　　随着现代数字信号处理技术和集成电路工艺水平的快速发展，高速率、高分辨率的数/模转换器（DAC）、模/数转换器（ADC）对光传输系统达到理论性能极限起着至关重要的作用[1]，并且在第五代移动通信技术（5G）通信领域、宽带雷达成像、航空航天和以太光互联等领域亦有着十分重要的意义[2]。

　　量子噪声随机加密（QNRC）是一种基于量子不可克隆、海森堡不确定性原理，利用量子噪声对介观态伪多进制信号进行加密的一种物理层安全技术[3-4]。QNRC系统在发送端通过密钥流对输入光信号进行伪多进制调制，合法接收端利用事先获得的密钥流进行解密，将接收到的多进制信号解调为二进制信号；而窃听方在无密钥情况下，只能通过对多进制截获信号进行判决，与此同时，光传输信号在介观态下产生的量子噪声还会掩盖相邻的密文态，从而导致窃听方无法通过合法手段获得有效信号[5]。QNRC系统同时兼具较高安全性及高传输速率的优势，并且能够与现有的光纤通信网络、传输设备兼容，具有广阔的发展前景，引起了国内外专家学者的极大关注。其中，日本玉川大学古泽健团队[6]采用东芝公司和日立公司的芯片，研发的QNRC系统技术全球领先。近几年，国内部分高校也陆续开展了相关研究。2019年，北京邮电大学的张杰团队[7-8]研究了DAC性能受限时对QNRC系统的性能影响；2020年，华中科技大学光学与电子信息研究所[9]采用高采样速率、高分辨率的DAC实现了传输速率为100 Gb/s、传输距离为100 km和密文态数目为215的基于强度调制的QNRC系统。但是，受限于工艺水平及各团队研究成本，一般团队不具备高速率、高分辨率DAC的实验条件。因此，寻找一种特定的绕开高速率、高分辨率DAC的QNRC系统研究方法迫在眉睫。为此，本课题组做了许多工作：2017年，焦海松等人[10]在Optic Express上发表论文，首次对QNRC的安全性进行了定量分析；2019年，陈毓凯等人[11-12]提出了基于正交相移键控-QNRC（QPSK-QNRC）系统的实验方案并与谭业腾设计的PSK-QNRC系统性能进行了对比分析；2020年，李云坤等人[13]提出了基于并联强度键控（ISK）调制的方案，实现了密文态数目为210-1的ISK-QNRC实验系统并进行了仿真论证。然而，本课题组当前只是基于理论与工程经验分析如何绕开高速率、高分辨率DAC研究QNRC系统，并未付诸实践。因此，本文以相移键控-QNRC（PSK-QNRC）系统为基础，通过测试不同的DAC采样速率和分辨率对QNRC系统性能的影响，得出一种最佳性价比QNRC系统方案。

4 结束语

　　本文为了控制QNRC系统成本，以PSK调制、传输距离为1000 km、密文态数目为28-1和介观态功率为-20 dBm的QNRC系统为研究对象，通过测量、分析和对比不同条件下的DAC芯片性能，提出了在保证QNRC系统性能前提下能实现的最高性价比方案。该方案不依赖国外的高速率、高分辨率DAC，能实现同等或相近的系统性能，为开发高性能QNRC系统提供了一种新思路。