李佳豪,石磊∗,张启发,薛阳,李天秀

(1空军工程大学信息与导航学院,陕西 西安 710077;2安徽问天量子科技股份有限公司,安徽 芜湖 241000)

0 引言

在实际离散变量量子密钥分发过程中,由于强度为单光子水平的量子信号易受环境干扰,系统通常需要单独一根光纤用于传输量子信号,但这种做法不仅对光纤资源造成极大浪费,还容易增加系统开销,不利于QKD的推广应用。因此,基于波分复用技术将经典信号与量子信号融合在一根光纤中共信道传输成为解决这一问题的重要途径。1997年,英国电信实验室的Townsend第一次实现了QKD与经典光信号的波分复用实验[6]。共纤同传技术在实验上不断取得突破[7−12],2017年Wang等[13]已经实现QKD信号与11 dBm经典光信号(1.068 Tbps)的共纤同向传输实验,传输距离达到70 km。2018年,Mao等[14]实现了QKD信号与3.6 Tbps经典数据的共纤同传实验,最大传输距离为66 km。2020年,Wang等[15]实现了基于弱耦合少模光纤的QKD信号与经典光信号的共纤同传实验,传输距离为86 km。伴随着量子通信网络的发展,迫切需要在现有光纤网络基础设施中集成QKD信道,提高QKD技术的可扩展性和兼容性。其中,如何抑制经典-量子信号共纤传输过程中的背景噪声和经典光对量子光的干扰是提高系统安全传输距离和密钥生成率的关键问题,本文将针对该问题开展研究。

本文实验采用两种具体的经典-量子信号共信道传输方案[16,17]：一种是采用粗波分复用(CWDM)方式的较远波段共信道传输方案,另一种是采用密集波分复用(DWDM)方式的同波段共信道传输方案。……