一种基于多频带调制的CV-QKD下行接入网系统的制作方法

本发明属于量子保密通信，尤其涉及一种基于多频带调制的cv-qkd下行接入网系统。

背景技术：

1、近年来，连续变量量子密钥分发技术(continuous variable quantum keydistribution,cv-qkd)在量子保密通信领域已取得显著进展，其中在cv-qkd接入网方面，cv-qkd技术由于仅需借助商用光学器件即可完成量子态制备、传输、探测和数据处理，并与光纤通信网络设施兼容，使得cv-qkd接入网系统具备低成本、高码率和高灵活的优势，得到国内外学者的广泛关注。

2、目前，广泛研究的cv-qkd接入网主要是基于时分和波分复用技术实现点到多点的无源cv-qkd下行接入网系统，以满足多个接入网用户的量子密钥分发。一方面，基于时分复用的cv-qkd下行接入网系统主要采用不同时间间隔内发送不同的量子光信号以匹配不同用户，但随着cv-qkd接入网系统主频和用户数量的提升，系统的切换时间导致多个接入网用户无法同时成码。另一方面，基于波分复用的cv-qkd下行接入网系统主要采用两类方法，一类方法采用具有不同波长量子信号光的多发多收装置，可实现不同接入网用户高灵活的量子密钥分发配置，但极高的铺设成本和系统复杂度导致其实用性不高；另一类为具有不同波长量子光信号的一发多收装置，其将不同波长复用的光信号经过一次电光调制和光衰减后实现多波长量子密钥信号光的产生，并采用波分解复用技术实现多个用户的接入。但是由于多波长光信号采用的是相同量子密钥调制，只能实现同一调制协议和同一码率的cv-qkd下行接入网，无法满足不同下行接入网用户之间的量子密钥资源灵活配置，特别是随着接入网用户不断增加，整个cv-qkd下行接入网系统灵活量子密钥资源配置需求将更加显著。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种基于多频带调制的cv-qkd下行接入网系统，解决了cv-qkd下行接入系统中不同接入网用户不能同时成码，且不能灵活分配量子密钥资源和系统成本及复杂度高的问题。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种基于多频带调制的cv-qkd下行接入网系统，所述cv-qkd下行接入网系统包括：

4、单频激光模块、多频带量子密钥产生模块、iq调制模块、光衰减模块、第一1×n分束模块、第二1×n分束模块和光频梳模块，以及n个平衡探测模块和n个量子密钥用户；

5、单频激光模块输出频率为f0的光载波进入iq调制模块中进行多频带调制，多频带量子密钥产生模块产生的中心频率为f1、f2…fn的多频带量子密钥i和q电信号加载在iq调制模块上，然后由光衰减模块衰减成中心频率为f1、f2…fn的多频带量子密钥信号光；

6、多频带量子密钥信号光输送至第一1×n分束模块后，由第一1×n分束模块分为n路多频带量子密钥信号光，并分别到达n个平衡探测模块；

7、光频梳模块输出中心频率为f1、f2…fn的光频梳信号由第二1×n分束模块分为n路，并分别到达n个平衡探测模块，分别与n路多频带量子密钥信号光进行频率选择性相干探测；

8、n个平衡探测模块的相干探测结果分别进入n个量子密钥用户中进行量子密钥的数字信号处理以获得对应的最终量子密钥。

9、根据一个优选的实施方式，所述cv-qkd下行接入网系统还包括光纤信道，所述多频带量子密钥信号光经光纤信道传输至第一1×n分束模块。

10、根据一个优选的实施方式，n路多频带量子密钥信号光分别经n个光纤接入信道到达n个平衡探测模块。

11、根据一个优选的实施方式，多频带量子密钥产生模块与iq调制模块之间电连接，n个平衡探测模块分别与n个量子密钥用户之间电链接，其他各模块之间通过光纤连接。

12、根据一个优选的实施方式，所述多频带量子密钥信号光中各子频带的量子态独立服从任意的离散或高斯调制分布。

13、根据一个优选的实施方式，n个平衡探测模块的探测带宽大于每个子频带量子信号光的有效带宽且小于相邻两个子频带中心频率之差。

14、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

15、本发明的有益效果：

16、(1)本发明通过提出多频带量子密钥调制技术，形成具有n个子频带的cv-qkd系统，不仅保证n个接入网用户同时成码，而且通过灵活控制每个子频带的量子密钥调制协议和调制速率，可实现不同接入网用户之间的高效量子密钥分发资源灵活配置；

17、(2)本发明通过采用与多频带量子信号光中心频率对应的光频梳信号进行频率选择性相干探测，分别获得n个不同子频带信息，有效地保证了n个接入网用户不同量子密钥信息的提取；

18、(3)本发明采用一发多收装置，且仅需n个低速平衡探测器即可构建多用户cv-qkd接入网系统，极大降低了cv-qkd接入网系统成本和复杂度。

技术特征：

1.一种基于多频带调制的cv-qkd下行接入网系统，其特征在于，所述cv-qkd下行接入网系统包括：

2.如权利要求1所述的cv-qkd下行接入网系统，其特征在于，所述cv-qkd下行接入网系统还包括光纤信道，所述多频带量子密钥信号光经光纤信道传输至第一1×n分束模块。

3.如权利要求1所述的cv-qkd下行接入网系统，其特征在于，n路多频带量子密钥信号光分别经n个光纤接入信道到达n个平衡探测模块。

4.如权利要求1所述的cv-qkd下行接入网系统，其特征在于，多频带量子密钥产生模块与iq调制模块之间电连接，n个平衡探测模块分别与n个量子密钥用户之间电链接，其他各模块之间通过光纤连接。

5.如权利要求1所述的cv-qkd下行接入网系统，其特征在于，所述多频带量子密钥信号光中各子频带的量子态独立服从任意的离散或高斯调制分布。

6.如权利要求1所述的cv-qkd下行接入网系统，其特征在于，n个平衡探测模块的探测带宽大于每个子频带量子信号光的有效带宽且小于相邻两个子频带中心频率之差。

技术总结本发明公开了一种基于多频带调制的CV‑QKD下行接入网系统，系统中单频激光模块输出频率为f<subgt;0</subgt;的光载波进入IQ调制模块中，多频带量子密钥产生模块产生的中心频率为f<subgt;1</subgt;、f<subgt;2</subgt;…f<subgt;N</subgt;的多频带量子密钥I和Q电信号加载在IQ调制模块上，由光衰减模块衰减成中心频率为f<subgt;1</subgt;、f<subgt;2</subgt;…f<subgt;N</subgt;的多频带量子密钥信号光；多频带量子密钥信号光输送至第一1×N分束模块，由第一1×N分束模块分为N路多频带量子密钥信号光，并分别到达N个平衡探测模块；光频梳模块输出中心频率为f<subgt;1</subgt;、f<subgt;2</subgt;…f<subgt;N</subgt;的光频梳信号由第二1×N分束模块分为N路，与N路多频带量子密钥信号光进行频率选择性相干探测；N个平衡探测模块的相干探测结果分别进入N个量子密钥用户中进行量子密钥的数字信号处理以获得对应的最终量子密钥。技术研发人员：黄伟,王恒,徐兵杰,盘艳,皮峣迪,叶挺,邵云,李扬,刘金璐,张涛受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29