冯宝,赵子岩,贾玮,窦天琦,周芬,孙钟齐,马海强

(1南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司), 江苏 南京 211106;2南京南瑞信息通信科技有限公司,江苏 南京 211106;3国家电网有限公司信息通信技术分公司,北京 100761;4北京邮电大学理学院,北京 100876)

0 引言

量子密码不同于经典密码,它的安全性并不依赖于数学复杂性,而是基于量子物理学的基本原理。量子密钥分发(QKD)利用量子物理基本原理保证了量子通信的绝对安全性[1],是最近三十年中发展最为成熟的量子密码技术。然而,在QKD系统的实施中,实际物理设备的非理想性导致QKD协议存在安全性漏洞[2,3]。为了提高QKD系统的实际安全性,相继提出很多QKD协议[4−8]。通常,现有的QKD协议需要在通信方Alice和Bob之间进行参考系的实时校准,以确保实际QKD系统的稳定运行,但是该操作非常复杂,耗时长且会降低系统的密钥率。为了避免上述复杂的实时参考系校准操作,Laing等[9]提出了参考系无关的量子密钥分发(RFI-QKD)协议。该协议不仅可以简化现有装置的操作,而且可应用于新出现的场景,如地球到卫星链路和集成光子波导等场景,因此受到了研究学者的极大关注[10−14]。

在光纤QKD系统中,通信距离可能会长达100 km甚至更长,如果将信息传输信道分别置于不同的光纤中,不仅会降低光纤的使用效率,还会使不同光纤之间的时序偏差增大,给高速通信带来极大不便,而波分复用(WDM)技术的出现很好地解决了这个问题。WDM技术将多个波长光信号在同一根光纤内传输,可以有效增加干路光纤可支持的信道数,扩充信道容量。……