量子密鑰技術是最新的可證明安全性的密碼技術，得到了國家的高度重視。然而，經過多年發展，無論其裝置成本還是其使用成本均居高不下，尤其在使用方面，因其需要獨占一根光纖，導緻使用者即使買得起裝置也用不起。換言之，在營運商光纖資源緊張的現實情況下，要想大幅度降低量子密鑰的使用成本，必須解決量子密鑰裝置獨占光纖的問題。
針對此問題，九州量子研發團隊聯合攻關，終于在近期徹底解決了這一難題。九州量子副總裁、中科大實體學博士趙義博在接受采訪時宣布，九州量子研發團隊已在量子通信與傳統光通信波分複用混傳技術中取得進展，多個名額達到實用化水準。
“二”合“一”，大幅降低量子密鑰使用成本
目前，大部分的量子通信産品需要兩根光纖進行工作，即一根光纖傳輸量子光信号，另一根光纖以傳統光通信的形式來傳輸量子通信協定所需的後處理資訊。單純的量子通信分為量子光的發送與接收，以及經典資訊的傳輸，經典資訊的傳輸是量子通信必不可少的輔助手段，尤其量子通信的後處理必須要通過傳統的通信方式傳輸，沒有後處理就無法最終生成密鑰。
所謂的量子光的發送與接收，也就是将需要傳遞的随機資訊編碼到一個光子上，并将該光子通過光纖傳送給接收者。由于單個光子極其微弱，絲毫的光噪聲便可将其淹沒。為保證信号傳輸不受幹擾，此前單光子的傳輸需要獨占一根光纖，且該光纖同一時間不得傳輸其他信号。
早些時候的裝置，量子光需要一根光纖，後處理的經典資訊需要一根光纖，一對量子通信裝置通常需要兩根獨立的光纖。
但是，在現有建設成的網絡裡，光纖資源較為緊張。要想大幅度降低量子密鑰的使用成本，就必須解決量子通信裝置占用光纖資源的問題。針對此問題，九州量子研發團隊聯合攻關，将量子光和經典光通信的波分複用混傳技術做了針對性的優化，将兩根光纖的消耗變為一根，讓量子通信服務和雙向高速率光通信業務單纖雙向共存。
“一根光纖無縫融合量子通信與經典通信”成為可能
事實上，在波分複用的實踐過程中，如何将不同波長的光分離開，如何使得不同波長的光在同一光纖中傳遞時不會互相影響其強弱度，如何優化單光子探測器等問題都是研發過程中需要考慮的問題。畢竟，相比于單光子信号，在光纖裡和量子光共存的其他強光信号引入量子接收機的非線性噪聲非常之強，有時甚至會讓量子通信無法正常運作。
在解決方案中，九州量子團隊采用了優化的波長配置技術，優化的經典光發射功率，以及先進的光學放大技術，使得量子光可以和最高10Gbps的高速率的經典光通信業務在一根光纖中雙向共存，既能保證量子通信在最高50km的城域網距離下正常工作，也能保證經典光的傳輸速率和誤碼率符合光通信行業規定的技術标準，該成果使得政企專網場景、資料災備等場景下，隻占用一根光纖纖芯就能實作安全的秘鑰配置設定和雙向高速業務加密傳輸的多業務共存方案成為現實，在成本和易用性上都具有一定優勢。
據了解，未來九州量子團隊将會基于該技術，把單纖雙向波分複用量子通信和傳統光通信的工作距離拓展到80km，使得量子通信和骨幹網距離的光通信業務在一根光纖的無縫融合成為可能。
趙義博說，量子技術要想快速落地産業化應用，必須同經典通信技術和密碼技術緊密結合。隻要做好技術融合和人員搭配，量子保密通信将迎來飛速發展。
原文釋出時間為：2017-03-23
本文作者：彭承志
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