基于光前置放大器的量子密钥分发融合经典通信方案

作     者：钟海 叶炜 吴晓东 郭迎 Zhong Hai;Ye Wei;Wu Xiao-Dong;Guo Ying

作者机构：中南大学计算机学院长沙410083 中南大学自动化学院长沙410083 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第2期

页      面：298-305页

核心收录：

学科分类：11[军事学] 1105[军事学-军队指挥学] 080902[工学-电路与系统] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 070201[理学-理论物理] 110505[军事学-密码学] 110503[军事学-军事通信学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61871407,61872390,61801522) 中南大学研究生自主探索创新项目(批准号:2020zzts136)资助的课题 

主　　题：连续变量 量子密钥分发融合经典通信 光前置放大器 

摘      要：量子密钥分发融合经典通信方案将连续变量量子密钥分发和经典通信合并到了一起,为将来在现有的光网络上同时进行密钥分发和经典通信提供了一个有效的方法.然而,在量子信号上叠加一个经典信号将会给连续变量量子密钥分发系统引入过噪声从而大大降低系统的性能.本文提出基于光前置放大器的量子密钥分发融合经典通信方案,即在接收端插入光前置放大器来提升系统的性能.首先,在相同比特误码率条件下,光前置放大器对信号的放大能够降低对发送端经典信号调制振幅的要求,从而降低经典信号对量子信号的噪声影响;其次,光前置放大器能够补偿接收端探测器的不完美;再次,对于本地本振光的情形,放大器还能放大弱相位参考脉冲,从而降低参考脉冲散粒噪声带来的相位过噪声.在实际可达到的系统参数下,数值仿真结果表明本文提出的方案相比于原方案在安全密钥率和传输距离上都有很好的提升.这些结果表明本方案为量子密钥分发融合经典通信方案的进一步发展和实际应用提供了一个十分有效而实用的方法.