在一項(xiàng)新的研究中，來自法國，智利和英國的科學(xué)家們證明，量子數(shù)據(jù)信道和經(jīng)典光信號都可以在同一光纖中以低錯(cuò)誤率傳播幾十公里。新方法可以通過允許在已經(jīng)部署的網(wǎng)絡(luò)中使用量子密鑰分發(fā)QKD來降低實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?。這家公司和聯(lián)合團(tuán)隊(duì)科學(xué)家們將在2023年3月5日至9日在圣地亞哥舉行的光纖通信會(huì)議OFC上介紹這項(xiàng)新研究。“這項(xiàng)工作表明，我們可以在同一光纖中實(shí)現(xiàn)量子信道與WDM數(shù)據(jù)信道的共傳播，而無需改變操作WDM鏈路的工程規(guī)則。在這種配置中獲得的高密鑰率對于在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中引入QKD非常有希望。”參與這項(xiàng)研究的一位高級光通信專家說道。

QKD利用光的量子特性生成加密和解密數(shù)據(jù)的安全隨機(jī)密鑰。盡管這種方法提供了一種極其安全的數(shù)據(jù)加密方式，但由于將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為支持QKD的系統(tǒng)的成本和限制，廣泛部署受到了很多阻礙。由于共傳播光的散射，在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)上傳輸量子信號的嘗試通常會(huì)有極大的誤差。

而在這項(xiàng)新的研究中，來自英國的科學(xué)家們評估了聯(lián)合團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造的商用多路QKD系統(tǒng)。為了最小化散射的影響，他們使用1310 nm量子信道來增加量子信道和QKD服務(wù)信道以及多路復(fù)用數(shù)據(jù)信道之間的光譜分離。他們還在QKD接收器處添加了高消光光譜濾波器和時(shí)域門控，以將量子信道與共傳播信號和散射光隔離，從而提高了信噪比。使用動(dòng)態(tài)調(diào)整各種光學(xué)參數(shù)的自動(dòng)自優(yōu)化例程來進(jìn)一步優(yōu)化每個(gè)通信鏈路的性能。

科學(xué)家們測試了QKD系統(tǒng)，看看它是否可以在已經(jīng)部署在該領(lǐng)域的波分復(fù)用（WDM）鏈路上實(shí)現(xiàn)，并確定有多少WDM信道可以在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中與QKD信號混合。他們發(fā)現(xiàn)，使用100 Gb/s的60信道WDM在1310 nm處的QKD量子信道的共傳播產(chǎn)生了6 Tb/s的總數(shù)據(jù)速率。此外，對于50公里和70公里的光纖長度，可以發(fā)射具有非常高聚合功率的安全密鑰。這些結(jié)果表明，在數(shù)據(jù)中心互連應(yīng)用中，商用QKD系統(tǒng)可以部署在具有100Gb/s和400Gb/s信道的現(xiàn)有完全填充WDM鏈路上。

新的結(jié)果表明，與量子信道共同傳播的信道數(shù)量和/或總比特率不是評估經(jīng)典和QKD信道共存能力的最佳參數(shù)。相反，最重要的參數(shù)是與量子信道共同傳播的WDM總功率?？紤]到這一點(diǎn)，科學(xué)家們提出了一個(gè)新的品質(zhì)因數(shù)，稱為共傳播效率，用于評估經(jīng)典和QKD信號共傳播的性能?；谶@一指標(biāo)，他們確定新的QKD實(shí)現(xiàn)優(yōu)于先前的共同傳播實(shí)驗(yàn)。