光通信在量子密钥传输中的应用

【作者】 田元元； 周贤伟； 王建萍；

【机构】 北京科技大学信息工程学院通信工程系；

【摘要】 量子密钥分配(QKD,Quantum Key Distribution)的实现以单光子通信(Single—photon Communication)为基础,未来整个量子通信(QC,Quantum Communication)应用的实现与推广依赖于现有的光通信网络,量子密钥分配实验远传输距离和高数据传输率的实现也受限于现有的光通信技术。本文介绍了在量子密钥分配实验中有着重要应用的两种光通信仪器:单光子光源(Single—photon Sources) 和单光子探测器(Single—photon Detection)。对弱激光脉冲(Faint laser pulses)、下参量变换产生的光子对 (Photon pairs geneiated by parametric downconversion)和光子枪(Photon guns)等三种现有的单光子光源进行了分析、比较。指出了各自的缺陷与对其改进的技术障碍;展望了它们在未来的应用前途。单光子探测器又分适用于1．1um波长段和电信波长段(1．3um和1．5um段)两种。它们也各有自己的优缺点。此外,还探讨了如波分复用技术(WDM,Wavelength Division Multiplexed),时钟同步技术(Clock Synchronization)和相位自适应技术(Automatic phase-alignment)在量子密钥分配中的应用。波分复用技术使量子密钥分配利用现有的光通信网络实现成为可能;时钟同步技术与相位自适应技术则大幅提高了量子密钥传输的数据率。作者认为,在日渐成熟的光通信技术的有力支持下,量子通信必将突破量子密钥传输和点对点传输的局限,走向实现普通数据传输和建立量子通信网络的道路。更多还原