本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及量子保密通信的方法和裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)保密通信技術(shù)基于算法計(jì)算復(fù)雜度保證其安全性，在高性能計(jì)算和量子計(jì)算快速發(fā)展的情況下，其安全性面臨嚴(yán)重威脅。量子密鑰分發(fā)，也稱量子密碼，借助量子疊加態(tài)的傳輸和測(cè)量實(shí)現(xiàn)通信雙方安全的量子密鑰共享，其安全性源于量子力學(xué)物理特性，不依賴計(jì)算復(fù)雜度，排除了計(jì)算破解的可能性，同時(shí)任何竊聽將導(dǎo)致信道誤碼率變化并被通信雙方察覺。

光纖通信因其高速、大容量、長(zhǎng)距離傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡(luò)的骨干基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，針對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的監(jiān)控竊聽威脅日益浮現(xiàn)。因此，在光纖網(wǎng)絡(luò)中采用量子保密通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高安全性的數(shù)據(jù)傳輸具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。

在基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信系統(tǒng)中，量子態(tài)信號(hào)與傳統(tǒng)光通信強(qiáng)光信號(hào)進(jìn)行混合傳輸時(shí)，瑞利散射和拉曼散射等效應(yīng)引入的背景噪聲將淹沒量子態(tài)信號(hào)，導(dǎo)致光子探測(cè)器飽和或接收錯(cuò)誤。此外，量子密鑰分發(fā)還需要依靠輔助信道完成定時(shí)同步和密鑰后處理等輔助信號(hào)的傳輸，輔助信號(hào)與量子態(tài)信號(hào)同樣難以實(shí)現(xiàn)同光纖混合傳輸。

目前，量子保密通信系統(tǒng)需要占用額外的光纖資源進(jìn)行量子密鑰分發(fā)，量子態(tài)信號(hào)的傳輸距離受限、以及密鑰傳輸速率較低等，已經(jīng)成為限制量子密鑰分發(fā)大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種量子保密通信方法和裝置，利用多芯光纖和中繼設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子保密通信。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種量子保密通信方法，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該方法應(yīng)用于量子保密通信的發(fā)送端，包括：

生成量子態(tài)信號(hào)，將量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

生成輔助信號(hào)，將輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以根據(jù)所述量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；

將預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)通過第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以使發(fā)送端直連的下游設(shè)備基于該密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理以實(shí)現(xiàn)端到端的密鑰傳輸；

生成光通信信號(hào)，將與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰作為發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行加密，將加密光通信信號(hào)通過下游第三纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

其中，N為自然數(shù)；發(fā)送端直連的下游設(shè)備為：發(fā)送端直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的接收端；下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯分別為：連接發(fā)送端和其直連的下游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

另一種量子保密通信方法，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該方法應(yīng)用于任一中繼設(shè)備，包括：

接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；同時(shí)，生成量子態(tài)信號(hào)，將生成的量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯、下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于從中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；同時(shí)，生成輔助信號(hào)，將生成的輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備，以與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；

接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，基于密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行密鑰中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)，將新的密鑰中繼處理信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理后通過下游第三纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

其中，N為自然數(shù)；中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備為：中繼設(shè)備直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的發(fā)送端；中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備為：中繼設(shè)備直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的接收端；上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯分別為：連接中繼設(shè)備和其直連的上游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯；下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯分別為：連接中繼設(shè)備和其直連的下游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

另一種量子保密通信方法，量子保密通信的接收端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的發(fā)送端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該方法應(yīng)用于量子保密通信的接收端，包括：

接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；

接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于從接收端直連的上游設(shè)備接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；

接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，根據(jù)接收的密鑰中繼處理信號(hào)，與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰；

接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密處理得到光通信信號(hào)；

其中，N為自然數(shù)；接收端直連的上游設(shè)備為：接收端直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的發(fā)送端；上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯分別為：連接接收端和其直連的上游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

一種量子保密通信裝置，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該裝置應(yīng)用于量子保密通信的發(fā)送端，包括：量子通信模塊、輔助通信模塊、光通信模塊；

所述量子通信模塊，用于生成量子態(tài)信號(hào)，將量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

所述輔助通信模塊，用于生成輔助信號(hào)，將輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以根據(jù)量子通信模塊生成的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于將預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以使發(fā)送端直連的下游設(shè)備基于該密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理以實(shí)現(xiàn)端到端的密鑰傳輸；

所述光通信模塊，用于生成光通信信號(hào)，將輔助通信模塊與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰作為發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行加密，將加密光通信信號(hào)通過下游第三纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

其中，N為自然數(shù)；發(fā)送端直連的下游設(shè)備為：發(fā)送端直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的接收端；下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯分別為：連接發(fā)送端和其直連的下游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

另一種量子保密通信裝置，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該裝置應(yīng)用于任一中繼設(shè)備，包括：第一量子通信模塊、第二量子通信模塊、輔助通信模塊、多芯光纖放大模塊；

所述第一量子通信模塊，用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；

所述第二量子通信模塊，用于生成量子態(tài)信號(hào)，將生成的量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

所述輔助通信模塊，用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于第一量子通信模塊接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于生成輔助信號(hào)，將生成的輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備，以與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，基于密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)，將新的密鑰中繼處理信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

所述多芯光纖放大模塊，用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理后通過下游第三纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備。

另一種量子保密通信裝置，量子保密通信的接收端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的發(fā)送端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該裝置應(yīng)用于量子保密通信的接收端，包括：量子通信模塊、輔助通信模塊、光通信模塊；

所述量子通信模塊，用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；

所述輔助通信模塊，用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于量子通信模塊接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，根據(jù)接收的密鑰中繼處理信號(hào)，與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰；

所述光通信模塊，用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密處理得到光通信信號(hào)。

由上面的技術(shù)方案可知，本發(fā)明中，在量子保密通信的發(fā)送端和接收端配置中繼設(shè)備，并采用多芯光纖作為連接鏈路，并將多芯光纖中的不同纖芯劃分為用于作為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯。中繼設(shè)備利用第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯與直連的上游設(shè)備和下游設(shè)備分別進(jìn)行量子密鑰協(xié)商，并根據(jù)分別與直連的上游設(shè)備和下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰，以及上游設(shè)備發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理和傳輸，同時(shí)利用第三纖芯進(jìn)行光通信信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)端到端的通信密鑰共享和量子密鑰通信?？梢钥闯觯捎诒景l(fā)明中使用中繼設(shè)備實(shí)現(xiàn)了通信密鑰共享，因而能夠支持遠(yuǎn)距離的量子密鑰通信。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例量子保密通信的通信鏈路示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例量子保密通信流程圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的芯光纖橫截面示意圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中空環(huán)形結(jié)構(gòu)的6芯摻鉺光纖放大器的橫截面示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一量子保密通信方法流程圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例二量子保密通信方法流程圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例三量子保密通信方法流程圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例一量子保密通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例二量子保密通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例三量子保密通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖并據(jù)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

空分復(fù)用是利用同一光纖中的多個(gè)纖芯或者同一纖芯中的多個(gè)模式作為獨(dú)立信道傳輸信息，從而提升光纖通信信息傳輸容量的新型復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用是利用光信號(hào)的不同波長(zhǎng)作為獨(dú)立信道傳輸信息的重要復(fù)用技術(shù)。

本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子保密通信，在量子保密通信的發(fā)送端和接收端之間配置N臺(tái)中繼設(shè)備，并采用多芯光纖連接發(fā)送端、中繼設(shè)備、和接收端，且在由發(fā)送端、中繼設(shè)備、接收端組成的物理連接鏈路上，利用空分復(fù)用技術(shù)、波分復(fù)用技術(shù)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子保密通信。其中，部署的中繼設(shè)備的數(shù)量N由發(fā)送端和接收端之間的距離決定。

在實(shí)施量子保密通信時(shí)，中繼設(shè)備分別與直連的上游設(shè)備和下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰，并根據(jù)分別與直連的上游設(shè)備和下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行量子密鑰中繼處理與密鑰中繼處理信號(hào)的傳輸，實(shí)現(xiàn)量子保密通信的發(fā)送端和接收端之間量子密鑰共享，進(jìn)而完成基于共享量子密鑰的量子保密通信。

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

參見圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例量子保密通信的通信鏈路示意圖，如圖1所示，包括發(fā)送端、接收端、以及連接發(fā)送端和接收端的一臺(tái)中繼設(shè)備，發(fā)送端和中繼設(shè)備之間，以及中繼設(shè)備和接收端之間均是通過多芯光纖相連。

本發(fā)明中，為了避免光通信信號(hào)對(duì)量子態(tài)信號(hào)的干擾，將多芯光纖中的纖芯劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯(也稱為量子信道)、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯(也稱為輔助信道)、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯(也稱為通信信道)。其中，

量子信道中傳輸量子態(tài)信號(hào)。量子態(tài)信號(hào)可以是單光子信號(hào)或準(zhǔn)單光子量級(jí)的弱相干光脈沖信號(hào)。量子信道可以兼容不同的量子密鑰分發(fā)技術(shù)和協(xié)議，例如，基于單光子偏振或相位編碼的離散變量量子密鑰分發(fā)(DV-QKD)或者基于脈沖相干態(tài)編碼的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(CV-QKD)。

輔助信道用于傳輸輔助信號(hào)和密鑰中繼處理信號(hào)。其中輔助信號(hào)包括定時(shí)同步信號(hào)和密鑰處理協(xié)議相關(guān)的交互信息。輔助信號(hào)中的定時(shí)同步信號(hào)用于控制量子態(tài)信號(hào)的正確接收；輔助信號(hào)中的密鑰處理協(xié)議相關(guān)的交互信息用于量子密鑰分發(fā)雙方間的對(duì)基篩選、誤碼估計(jì)、糾錯(cuò)核對(duì)、結(jié)果校驗(yàn)和保密增強(qiáng)，以及完成上述信息交互所需的授權(quán)認(rèn)證通信，這與現(xiàn)有技術(shù)中量子密鑰通信過程中的輔助信號(hào)相同。密鑰中繼處理信號(hào)，用于部署在發(fā)送端和接收端之間的各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的密鑰中繼處理，實(shí)現(xiàn)端到端的量子密鑰共享，后續(xù)將會(huì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

通信信道用于傳輸經(jīng)過量子密鑰加密之后的光通信(強(qiáng)光)信號(hào)，通信信道可以兼容不同速率、碼型和調(diào)制格式的光通信信號(hào)，例如面向長(zhǎng)距和城域應(yīng)用的雙偏振復(fù)用相位調(diào)制相干檢測(cè)光通信信號(hào)或者面向接入和前/回傳應(yīng)用的多電平強(qiáng)度調(diào)制直接探測(cè)光通信信號(hào)。

本發(fā)明中，在劃分量子信道、輔助信道和通信信道時(shí)，將與其它纖芯隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最低的纖芯劃分為量子信道。輔助信道則選擇與量子信道最接近的纖芯，例如存在多個(gè)具有最高隔離度的纖芯時(shí)，選擇與量子信道具有相同隔離度，且串?dāng)_等于或僅次于量子信道的纖芯；或者，不存在多個(gè)具有最高隔離度的纖芯時(shí)，選擇隔離度僅次于量子信道的纖芯。除用于量子信道和輔助信道的纖芯外的其他纖芯則全部劃歸到通信信道。

而且，為了進(jìn)一步減少光通信信號(hào)對(duì)量子態(tài)信號(hào)的干擾，量子態(tài)信號(hào)的波長(zhǎng)可以選擇各傳輸波段中損耗最小的波段，例如，可以選擇80波DWDM中的第1～5波，即196.05THz～195.85THz(1529.16nm～1530.72nm)。輔助信號(hào)的波長(zhǎng)則選擇與量子態(tài)信號(hào)的波長(zhǎng)最接近的波段，例如，可以選擇80波DWDM中的第6波，即195.80THz(1531.12nm)。光通信信號(hào)則可以選擇剩余的其他波段，例如可以選擇80波DWDM中的第7～80波，也即195.75THz～192.10THz(1531.51nm～1560.61nm)。其中，輔助信號(hào)的波長(zhǎng)選擇與量子態(tài)信號(hào)的波長(zhǎng)最接近的波段是為了保證量子密鑰協(xié)商過程中同步定時(shí)的準(zhǔn)確性。

以下結(jié)合圖2對(duì)發(fā)送端與中繼設(shè)備、以及中繼設(shè)備和接收端之間的量子保密通信過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

參見圖2，圖2是本發(fā)明實(shí)施例量子保密通信流程圖，其中的發(fā)送端、中繼設(shè)備、以及接收端分別是圖1中的發(fā)送端、中繼設(shè)備和接收端。發(fā)送端與中繼設(shè)備、以及中繼設(shè)備和接收端之間的連接鏈路為多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯，如圖2所示，量子保密通信過程包括以下步驟：

步驟201、發(fā)送端分別通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯向中繼設(shè)備發(fā)送量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)，以根據(jù)發(fā)送的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與中繼設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；發(fā)送端還通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第二纖芯向中繼設(shè)備發(fā)送預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)。

發(fā)送端中配置有至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源，利用發(fā)送端中配置的至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源生成至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)發(fā)送端中配置多個(gè)準(zhǔn)單光子源時(shí)，對(duì)于多個(gè)準(zhǔn)單光子源生成的多個(gè)不同波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，需要對(duì)這些不同波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，然后再通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯向中繼設(shè)備發(fā)送經(jīng)波分復(fù)用的量子態(tài)信號(hào)。

輔助信號(hào)與現(xiàn)有量子保密通信中的輔助信號(hào)相同，不同之處在于使用專門的輔助信道進(jìn)行輔助信號(hào)傳輸。需要說明的是，發(fā)送端通過向中繼設(shè)備發(fā)送量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)進(jìn)行密鑰協(xié)商的過程中，中繼設(shè)備也會(huì)通過輔助信道向發(fā)送端發(fā)送密鑰處理協(xié)儀相關(guān)的交互信息來輔助完成量子密鑰協(xié)商，由于信息交互過程與現(xiàn)有技術(shù)相同，不再贅述。

步驟202、中繼設(shè)備在連接發(fā)送端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯接收發(fā)送端發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)，根據(jù)發(fā)送端發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與發(fā)送端協(xié)商生成量子密鑰；同時(shí)，中繼設(shè)備還分別通過連接接收端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯向接收端發(fā)送量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)，以根據(jù)發(fā)送的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與接收端協(xié)商生成量子密鑰。中繼設(shè)備還在連接發(fā)送端的多芯光纖中的第二纖芯接收發(fā)送端發(fā)來的預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)，基于接收的密鑰中繼處理信號(hào)、與發(fā)送端協(xié)商生成的量子密鑰、與接收端協(xié)商生成的密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)，并通過連接接收端的多芯光纖中的第二纖芯向接收端發(fā)送新的密鑰中繼處理信號(hào)。

在本實(shí)施例中，中繼設(shè)備一方面要從發(fā)送端(即直連的上游設(shè)備)接收量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)，與發(fā)送端協(xié)商生成量子密鑰；另一方面，還要同時(shí)向接收端(即直連的下游設(shè)備)發(fā)送量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)，與接收端協(xié)商生成量子密鑰。

中繼設(shè)備接收發(fā)送端發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)的方法為：對(duì)發(fā)送端通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯發(fā)來的信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的濾波處理，得到至少一個(gè)波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，對(duì)該至少一個(gè)波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)接收。中繼設(shè)備基于探測(cè)接收到的至少一個(gè)波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)和從發(fā)送端接收的輔助信號(hào)與發(fā)送端協(xié)商生成量子密鑰。

中繼設(shè)備中也配置有至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源，利用配置的至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源生成至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，將生成的至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)經(jīng)波分復(fù)用后發(fā)往接收端，同時(shí)生成輔助信號(hào)發(fā)往接收端，以與接收端協(xié)商生成量子密鑰。其中，發(fā)送端和中繼設(shè)備中配置的準(zhǔn)單光子源數(shù)量應(yīng)保持一直。

中繼設(shè)備分別與發(fā)送端和接收端協(xié)商生成的量子密鑰之后，根據(jù)分別與發(fā)送端和接收端協(xié)商生成的量子密鑰，以及從發(fā)送端接收到的密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理。

密鑰中繼處理的目的在于將發(fā)送端與直連的中繼設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰作為發(fā)送端和接收端通信密鑰傳送至接收端，實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端之間的密鑰共享。密鑰共享要保證以下兩點(diǎn)：(1)通信密鑰在傳輸過程中不會(huì)泄露；(2)接收端可以還原出通信密鑰。因此，只要可以保證以上兩點(diǎn)的算法均可以用于本發(fā)明。其中一種最為簡(jiǎn)單的方法就是：中繼設(shè)備對(duì)分別與發(fā)送端和接收端協(xié)商生成的量子密鑰、以及接收的密鑰中繼處理信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算。

因此，本步驟中，基于接收的密鑰中繼處理信號(hào)、與發(fā)送端協(xié)商生成的量子密鑰、與接收端協(xié)商生成的密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)的方法具體可以為：將接收的密鑰中繼處理信號(hào)、與發(fā)送端協(xié)商生成的量子密鑰、與接收端協(xié)商生成的量子密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算結(jié)果作為新的密鑰中繼處理信號(hào)。中繼設(shè)備執(zhí)行密鑰中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)之后，需要通過連接接收端的多芯光纖中的第二纖芯發(fā)送到接收端，用于接收端還原通信密鑰。

步驟203、接收端在連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯接收中繼設(shè)備發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)，根據(jù)中繼設(shè)備發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與中繼設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；接收端還在連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第二纖芯接收中繼設(shè)備發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，根據(jù)中繼設(shè)備發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰。

接收端在連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯接收中繼設(shè)備發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)的方法為：對(duì)中繼設(shè)備通過連接接收端的多芯光纖中的第一纖芯發(fā)來的信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的濾波處理，得到至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，對(duì)該至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)接收。接收端基于探測(cè)接收到的至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)和從中繼設(shè)備接收的輔助信號(hào)與中繼設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰。

接收端與中繼設(shè)備(即直連的上游設(shè)備)協(xié)商生成量子密鑰，并接收到中繼設(shè)備發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)之后，可以根據(jù)中繼設(shè)備發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算得到發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰，具體方法為：對(duì)中繼設(shè)備發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算結(jié)果作為發(fā)送端和接收端之間的通信密鑰。

至此，發(fā)送端與接收端協(xié)商出量子保密通信的通信密鑰，此后可以使用該通信密鑰對(duì)通信內(nèi)容進(jìn)行加密和解密，實(shí)現(xiàn)端到端的保密通信。

步驟204、發(fā)送端生成光通信信號(hào)，將發(fā)送端與中繼設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰作為發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行加密，并通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第三纖芯向中繼設(shè)備發(fā)送加密光通信信號(hào)。

發(fā)送端中配置有多個(gè)光通信發(fā)射機(jī)，發(fā)送端利用配置的多個(gè)通信發(fā)射機(jī)生成多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)，并使用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)進(jìn)行加密，針對(duì)連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的每個(gè)第三纖芯分配一組不同波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)，將該組加密光通信信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用處理后通過該第三纖芯發(fā)送到中繼設(shè)備。

步驟205、中繼設(shè)備在連接發(fā)送端的多芯光纖中的第三纖芯接收加密光通信信號(hào)，對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理后，通過連接接收端的多芯光纖中的第三纖芯向接收端發(fā)送放大后的加密光通信信號(hào)。

中繼設(shè)備在連接發(fā)送端的多芯光纖中的第三纖芯接收加密光通信信號(hào)后，可以采用與多芯光纖具有相同纖芯結(jié)構(gòu)的多芯摻雜光纖增益介質(zhì)，使用中心纖芯進(jìn)行泵浦光注入、并通過包層耦合將從連接發(fā)送端的多芯光纖中的每個(gè)第三纖芯接收的不同波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)進(jìn)行同時(shí)放大。

步驟206、接收端在連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第三纖芯接收加密光通信信號(hào)，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密。

由于光通信信號(hào)利用發(fā)送端與接收端共享的通信密鑰加密，且加密的光通信信號(hào)在傳輸過程中僅被放大處理過，因此，接收端接收到加密的光通信信號(hào)后，可以使用共享的通信密鑰進(jìn)行解密得到發(fā)送端發(fā)送的原始光通信信號(hào)。

本發(fā)明中，采用基于多芯光纖的空分復(fù)用技術(shù)，設(shè)備在發(fā)送量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，需要多芯光纖中的纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到量子信道、輔助信道、通信信道，從而使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)被分別輸入到量子信道、輔助信道、通信信道，并最終經(jīng)由量子信道、輔助信道、通信信道傳輸至直連的下游設(shè)備。

因此，在圖2所示本發(fā)明實(shí)施例中，

發(fā)送端將量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)分別通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯發(fā)往中繼設(shè)備之前，還需要對(duì)連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

中繼設(shè)備將量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、放大的加密光通信信號(hào)分別通過連接接收端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯發(fā)往接收端之前，還需要對(duì)連接接收端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到連接接收端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

在接收量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)時(shí)，需要進(jìn)行解空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯，從而實(shí)現(xiàn)量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)被分別輸入到連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯，并最終經(jīng)由連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯傳輸至中繼設(shè)備。

本發(fā)明中，采用基于多芯光纖的空分復(fù)用技術(shù)，設(shè)備在發(fā)送量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，需要對(duì)多芯光纖中的纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，相應(yīng)地，設(shè)備在接收量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)時(shí)，則需要對(duì)多芯光纖中的纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，以便正確接收量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、和加密的光通信信號(hào)。

因此，在圖2所示本發(fā)明實(shí)施例中，

中繼設(shè)備分別在連接發(fā)送端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯接收量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、和加密的光通信信號(hào)時(shí)，需要對(duì)連接發(fā)送端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，使得通過連接發(fā)送端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別對(duì)應(yīng)到量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)，也即，將通過連接發(fā)送端的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別確定為量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、和加密的光通信信號(hào)。

接收端在連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯接收量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、和加密的光通信信號(hào)時(shí)，需要對(duì)連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，使得通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別對(duì)應(yīng)到量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)，也即，將通過連接中繼設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別確定為量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、和加密的光通信信號(hào)。

在圖2所示本發(fā)明實(shí)施例中，多芯光纖可以使用具有中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的7芯光纖，其光纖橫截面如圖3所示。其中可選擇中心纖芯1作為傳輸量子態(tài)信號(hào)的量子信道，選擇外層纖芯2作為傳輸輔助信號(hào)的輔助信道，選擇外層纖芯3～7作為傳輸光通信信號(hào)的通信通道。此方案中，波長(zhǎng)和通道分配不受傳統(tǒng)DWDM光通信中的光監(jiān)控信道(1510nm/1310nm)和光放大器泵浦光信號(hào)(980nm)的影響。在發(fā)送端、中繼設(shè)備和接收端中，可以采用基于陣列波導(dǎo)光柵技術(shù)的波分復(fù)用器件實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用和解復(fù)用，采用基于熔融拉錐技術(shù)的多芯復(fù)用器件實(shí)現(xiàn)多芯光纖和多根單芯光纖之間的纖芯復(fù)用(空分復(fù)用)和解復(fù)用(空分解復(fù)用)。中繼設(shè)備對(duì)光通信信號(hào)的放大處理，可以采用中空環(huán)形結(jié)構(gòu)的6芯摻鉺光纖放大器，并使用980nm光源進(jìn)行纏繞耦合式包層泵浦方式進(jìn)行光通信信號(hào)放大。中空環(huán)形結(jié)構(gòu)的6芯摻鉺光纖放大器的橫截面如圖4所示。接收端和中繼設(shè)備中使用窄帶光濾波器進(jìn)行頻域?yàn)V波和定時(shí)同步信號(hào)門控時(shí)域?yàn)V波，可以對(duì)波分復(fù)用的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)解復(fù)用處理和獨(dú)立探測(cè)接收，進(jìn)一步消除光通信(強(qiáng)光)信號(hào)對(duì)于量子態(tài)信號(hào)探測(cè)接收影響，降低量子態(tài)信號(hào)誤碼率，提高量子密鑰共享速率。

以上對(duì)本發(fā)明量子保密通信的原理進(jìn)行了說明，基于上述原理，本發(fā)明提供了分別應(yīng)用于量子保密通信的發(fā)送端、中繼設(shè)備、量子保密通信的接收端的量子保密通信方法，以下結(jié)合圖5、圖6、圖7進(jìn)行說明。

參見圖5，圖5是本發(fā)明實(shí)施例一量子保密通信方法流程圖，其中，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該方法應(yīng)用于量子保密通信的發(fā)送端，包括以下步驟：

步驟501、生成量子態(tài)信號(hào)，將量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

步驟502、生成輔助信號(hào)，將輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以根據(jù)所述量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；

步驟501和步驟502同時(shí)執(zhí)行，不分先后順序。

步驟503、將預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)通過第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以使發(fā)送端直連的下游設(shè)備基于該密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理以實(shí)現(xiàn)端到端的密鑰傳輸；

步驟503也可以與步驟502同時(shí)執(zhí)行。

步驟504、生成光通信信號(hào)，將與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰作為發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行加密，將加密光通信信號(hào)通過下游第三纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備。

其中，N為自然數(shù)；發(fā)送端直連的下游設(shè)備為：發(fā)送端直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的接收端；下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯分別為：連接發(fā)送端和其直連的下游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

圖5所示方法中，

向發(fā)送端直連的下游設(shè)備發(fā)送量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，進(jìn)一步包括：對(duì)下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯。

圖5所示方法中，

利用發(fā)送端中至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源生成至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，并將至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用后通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

利用發(fā)送端中多個(gè)光通信發(fā)射機(jī)生成多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)，將與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰作為發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)進(jìn)行加密，針對(duì)每個(gè)下游第三纖芯分配一組加密光通信信號(hào)，將該組加密光通信信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用后通過該下游第三纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備。

圖5所示方法中，

所述第一纖芯為多芯光纖中隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最小的纖芯；

所述第二纖芯為多芯光纖中隔離度最高且串?dāng)_僅次于第一纖芯的纖芯，或者隔離度僅次于第一纖芯的纖芯；

所述第三纖芯為多芯光纖中除第一纖芯、第二纖芯之外的其它纖芯。

參見圖6，圖6是本發(fā)明實(shí)施例二量子保密通信方法流程圖，其中，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該方法應(yīng)用于任一中繼設(shè)備，包括以下步驟：

步驟601、接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；同時(shí)，生成量子態(tài)信號(hào)，將生成的量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯、下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

步驟602、接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于從中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；同時(shí)，生成輔助信號(hào)，將生成的輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備，以與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；

步驟601和步驟602同時(shí)執(zhí)行，不分先后順序。

步驟603、接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，基于密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行密鑰中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)，將新的密鑰中繼處理信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

步驟604、接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理后通過下游第三纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

其中，N為自然數(shù)；中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備為：中繼設(shè)備直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的發(fā)送端；中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備為：中繼設(shè)備直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的接收端；上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯分別為：連接中繼設(shè)備和其直連的上游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯；下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯分別為：連接中繼設(shè)備和其直連的下游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

圖6所示方法中，

接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備分別通過上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，進(jìn)一步包括：對(duì)上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，使得通過上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別對(duì)應(yīng)到量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)；

將量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、以及加密光通信信號(hào)分別通過下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備之前，進(jìn)一步包括：對(duì)下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、以及加密光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯。

圖6所示方法中，

接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)的方法為：對(duì)中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的濾波處理，得到至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，對(duì)至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)接收；

中繼設(shè)備基于探測(cè)接收到的至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)和在上游第二纖芯接收的輔助信號(hào)與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰。

圖6所示方法中，

基于密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)的方法為：將密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算結(jié)果作為新的密鑰中繼處理信號(hào)。

圖6所示方法中，

對(duì)中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理的方法為：采用與多芯光纖具有相同纖芯結(jié)構(gòu)的多芯摻雜光纖增益介質(zhì)，使用中心纖芯進(jìn)行泵浦光注入、并通過包層耦合將從每個(gè)上游第三纖芯接收的不同波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)進(jìn)行同時(shí)放大。

圖6所示方法中，

利用中繼設(shè)備中至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源生成至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，并將至少一中波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用后通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備。

圖6所示方法中，

所述第一纖芯為多芯光纖中隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最小的纖芯；

所述第二纖芯為多芯光纖中隔離度最高且串?dāng)_僅次于第一纖芯的纖芯，或者隔離度僅次于第一纖芯的纖芯；

所述第三纖芯為多芯光纖中除第一纖芯、第二纖芯之外的其它纖芯。

參見圖7，圖7是本發(fā)明實(shí)施例三量子保密通信方法流程圖，其中，量子保密通信的接收端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的發(fā)送端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該方法應(yīng)用于量子保密通信的接收端，包括以下步驟：

步驟701、接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；

步驟702、接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于從接收端直連的上游設(shè)備接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；

步驟701和步驟702同時(shí)執(zhí)行，不分先后順序。

步驟703、接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，根據(jù)接收的密鑰中繼處理信號(hào)，與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰；

步驟704、接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密處理得到光通信信號(hào)；

其中，N為自然數(shù)；接收端直連的上游設(shè)備為：接收端直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的發(fā)送端；上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯分別為：連接接收端和其直連的上游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

圖7所示方法中，

接收接收端直連的上游設(shè)備分別通過上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，進(jìn)一步包括：對(duì)上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，使得通過上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別對(duì)應(yīng)到量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)。

圖7所示方法中，

接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)的方法為：對(duì)接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的濾波處理，得到至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，對(duì)該至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)接收；

接收端基于探測(cè)接收到的至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)和在上游第二纖芯接收的輔助信號(hào)與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰。

圖7所示方法中，

根據(jù)接收的密鑰中繼處理信號(hào)，與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰的方法為：將接收的密鑰中繼處理信號(hào)、與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算結(jié)果作為發(fā)送端和接收端之間的通信密鑰。

圖7所示方法中，

利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密處理得到光通信信號(hào)之前，進(jìn)一步包括：對(duì)從每個(gè)上游第三纖芯接收的加密光通信信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用處理得到多個(gè)波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)；

利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)波分解復(fù)用后得到的多個(gè)波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密，得到多個(gè)波長(zhǎng)的光通信信號(hào)。

圖7所示方法中，

所述第一纖芯為多芯光纖中隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最小的纖芯；

所述第二纖芯為多芯光纖中隔離度最高且串?dāng)_僅次于第一纖芯的纖芯，或者隔離度僅次于第一纖芯的纖芯；

所述第三纖芯為多芯光纖中除第一纖芯、第二纖芯之外的其它纖芯。

本發(fā)明還提供了分別應(yīng)用于量子保密通信的發(fā)送端、中繼設(shè)備、量子保密通信的接收端的量子保密通信裝置，以下結(jié)合圖8、圖9、圖10進(jìn)行說明。

參見圖8，圖8是本發(fā)明實(shí)施例一量子保密通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該裝置應(yīng)用于量子保密通信的發(fā)送端，包括：量子通信模塊801、輔助通信模塊802、光通信模塊803；其中，

量子通信模塊801，用于生成量子態(tài)信號(hào)，將量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

輔助通信模塊802，用于生成輔助信號(hào)，將輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以根據(jù)量子通信模塊801生成的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于將預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備，以使發(fā)送端直連的下游設(shè)備基于該密鑰中繼處理信號(hào)執(zhí)行密鑰中繼處理以實(shí)現(xiàn)端到端的密鑰傳輸；

光通信模塊803，用于生成光通信信號(hào)，將輔助通信模塊802與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰作為發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行加密，將加密光通信信號(hào)通過下游第三纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

其中，N為自然數(shù)；發(fā)送端直連的下游設(shè)備為：發(fā)送端直連的在光通信信號(hào)發(fā)送方向上的中繼設(shè)備或量子保密通信的接收端；下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯分別為：連接發(fā)送端和其直連的下游設(shè)備的多芯光纖中的第一纖芯、第二纖芯、第三纖芯。

圖8所示裝置還包括纖芯復(fù)用模塊804；

所述纖芯復(fù)用模塊804，用于在量子通信模塊801、輔助通信模塊802、光通信模塊803分別向發(fā)送端直連的下游設(shè)備發(fā)送量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密光通信信號(hào)之前，對(duì)下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯。

圖8所示裝置中，

量子通信模塊801，利用發(fā)送端中至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源生成至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，并將至少一中波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用后通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備；

光通信模塊803，利用發(fā)送端中多個(gè)光通信發(fā)射機(jī)生成多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)，使用與發(fā)送端直連的下游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰對(duì)多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)進(jìn)行加密，針對(duì)每個(gè)下游第三纖芯分配一組加密光通信信號(hào)，將該組加密光通信信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用后通過下游第三纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備。

圖8所示裝置中，

所述第一纖芯為多芯光纖中隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最小的纖芯；

所述第二纖芯為多芯光纖中隔離度最高且串?dāng)_僅次于第一纖芯的纖芯，或者隔離度僅次于第一纖芯的纖芯；

所述第三纖芯為多芯光纖中除第一纖芯、第二纖芯之外的其它纖芯。

參見圖9，圖9是本發(fā)明實(shí)施例二量子保密通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，量子保密通信的發(fā)送端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的接收端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該裝置應(yīng)用于任一中繼設(shè)備，包括：第一量子通信模塊901、第二量子通信模塊902、輔助通信模塊903、多芯光纖放大模塊904；其中，

第一量子通信模塊901，用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；

第二量子通信模塊902，用于生成量子態(tài)信號(hào)，將生成的量子態(tài)信號(hào)通過下游第一纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

輔助通信模塊903，用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于第一量子通信模塊901接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于生成輔助信號(hào)，將生成的輔助信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備，以與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，基于密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)，將新的密鑰中繼處理信號(hào)通過下游第二纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備；

多芯光纖放大模塊904，用于接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理后通過下游第三纖芯發(fā)往中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備。

圖9所示裝置還包括纖芯解復(fù)用模塊905和纖芯復(fù)用模塊906；

所述纖芯解復(fù)用模塊905，在第一量子通信模塊901、輔助通信模塊903、多芯光纖放大模塊904分別接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，對(duì)上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，使得通過上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別對(duì)應(yīng)到量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)；

所述纖芯復(fù)用模塊906，在第二量子通信模塊902、輔助通信模塊903、多芯光纖放大模塊904分別向中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備發(fā)送量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、以及加密光通信信號(hào)之前，對(duì)下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯進(jìn)行空分復(fù)用處理，使得量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、以及加密光通信信號(hào)分別對(duì)應(yīng)到下游第一纖芯、下游第二纖芯、下游第三纖芯。

圖9所示裝置中，

第一量子通信模塊901接收中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)時(shí)，用于：對(duì)中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的濾波處理，得到至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，對(duì)該至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)接收；

所述輔助通信模塊903，基于第一量子通信模塊901探測(cè)接收到的至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)和在上游第二纖芯接收的輔助信號(hào)與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰。

圖9所示裝置中，

所述輔助通信模塊903，基于密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰執(zhí)行中繼處理得到新的密鑰中繼處理信號(hào)時(shí)，用于：將密鑰中繼處理信號(hào)、與中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰、與中繼設(shè)備直連的下游設(shè)備協(xié)商生成的量子密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算結(jié)果作為新的密鑰中繼處理信號(hào)。

圖9所示裝置中，

多芯光纖放大模塊904，對(duì)中繼設(shè)備直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)進(jìn)行放大處理時(shí)，用于：采用與多芯光纖具有相同纖芯結(jié)構(gòu)的多芯摻雜光纖增益介質(zhì)，使用中心纖芯進(jìn)行泵浦光注入、并通過包層耦合將從每個(gè)上游第三纖芯接收的不同波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)進(jìn)行同時(shí)放大。

圖9所示裝置中，

所述第二量子通信模塊902，利用中繼設(shè)備中至少一個(gè)準(zhǔn)單光子源生成至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，并將至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用后通過下游第一纖芯發(fā)往發(fā)送端直連的下游設(shè)備。

圖9所示裝置中，

所述第一纖芯為多芯光纖中隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最小的纖芯；

所述第二纖芯為多芯光纖中隔離度最高且串?dāng)_僅次于第一纖芯的纖芯，或者隔離度僅次于第一纖芯的纖芯；

所述第三纖芯為多芯光纖中除第一纖芯、第二纖芯之外的其它纖芯。

參見圖10，圖10是本發(fā)明實(shí)施例三量子保密通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，量子保密通信的接收端通過N個(gè)中繼設(shè)備與量子保密通信的發(fā)送端相連，連接鏈路采用多芯光纖，多芯光纖中的纖芯被劃分為用于量子態(tài)信號(hào)傳輸?shù)牡谝焕w芯、用于輔助信號(hào)傳輸?shù)牡诙w芯、以及用于光通信信號(hào)傳輸?shù)牡谌w芯；該裝置應(yīng)用于量子保密通信的接收端，包括：量子通信模塊1001、輔助通信模塊1002、光通信模塊1003；其中，

量子通信模塊1001，用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)；

輔助通信模塊1002，用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的輔助信號(hào)，基于量子通信模塊1001接收的量子態(tài)信號(hào)和輔助信號(hào)與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰；用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第二纖芯發(fā)來的密鑰中繼處理信號(hào)，根據(jù)接收的密鑰中繼處理信號(hào)，與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰；

光通信模塊1003，用于接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第三纖芯發(fā)來的加密光通信信號(hào)，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密處理得到光通信信號(hào)。

圖10所示裝置還包括纖芯解復(fù)用模塊1004；

所述纖芯解復(fù)用模塊1004，用于在量子通信模塊1001、輔助通信模塊1002、光通信模塊1003分別接收接收端直連的上游設(shè)備發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)之前，對(duì)上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯進(jìn)行空分解復(fù)用處理，使得通過上游第一纖芯、上游第二纖芯、上游第三纖芯傳輸?shù)男盘?hào)分別對(duì)應(yīng)到量子態(tài)信號(hào)、輔助信號(hào)、加密的光通信信號(hào)。

圖10所示裝置中，

所述量子通信模塊1001，接收接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來的量子態(tài)信號(hào)時(shí)，用于：對(duì)接收端直連的上游設(shè)備通過上游第一纖芯發(fā)來信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的濾波處理，得到至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)，對(duì)該至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)接收；

所述輔助通信模塊1002，基于探測(cè)接收到的至少一種波長(zhǎng)的量子態(tài)信號(hào)和在上游第二纖芯接收的輔助信號(hào)與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商生成量子密鑰。

圖10所示裝置中，

所述輔助通信模塊1002，根據(jù)接收的密鑰中繼處理信號(hào)，與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)計(jì)算發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰時(shí)，用于：將接收的密鑰中繼處理信號(hào)、與接收端直連的上游設(shè)備協(xié)商的量子密鑰、以及預(yù)設(shè)密鑰中繼處理信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算結(jié)果作為發(fā)送端和接收端之間的通信密鑰。

圖10所示裝置中，

所述光通信模塊1003，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密處理得到光通信信號(hào)之前，進(jìn)一步用于：對(duì)從每個(gè)上游第三纖芯接收的加密光通信信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用處理得到多種波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)；

所述光通信信號(hào)，利用發(fā)送端與接收端之間的通信密鑰對(duì)波分解復(fù)用后得到的多種波長(zhǎng)的加密光通信信號(hào)進(jìn)行解密，得到多種波長(zhǎng)的光通信信號(hào)。

圖10所示裝置中，

所述第一纖芯為多芯光纖中隔離度最高的纖芯中串?dāng)_最小的纖芯；

所述第二纖芯為多芯光纖中隔離度最高且串?dāng)_僅次于第一纖芯的纖芯，或者隔離度僅次于第一纖芯的纖芯；

所述第三纖芯為多芯光纖中除第一纖芯、第二纖芯之外的其它纖芯。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。