量子光信号处理方法、装置、存储介质及电子设备与流程

1.本公开涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种量子光信号处理方法、量子光信号处理装置、计算机可读存储介质及电子设备。


背景技术：

2.量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)是一种利用量子力学原理进行安全的密钥交换方法。它可以实现在通信过程中产生和分发密钥，并确保密钥的安全性，在近年来受到广泛关注，已经逐步从理论走向实用化。
3.在相关技术中，为了加快量子密钥分发的实用化进程，通常将量子光信号与经典光信号进行共纤传输。
4.然而，在共纤传输过程中，经典光信号会串扰进量子密钥分发的系统中，引入的经典噪声将极大增加量子密钥分发的系统的误码率，进一步降低量子密钥分发的系统的成码率和安全密钥传输距离。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本公开的目的在于提供一种量子光信号处理方法、量子光信号处理装置、计算机可读存储介质及电子设备，可以解决相关技术中安全密钥生成率较低的问题。
7.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
8.根据本公开的第一方面，提供了一种量子光信号处理方法，应用于接收方，方法包括：接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声；对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。
9.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，应用于发送方，方法还包括：发射初始量子光脉冲，对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号；将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方。
10.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，包括：将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号；对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。
11.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，通过一偏振滤波装置进行偏振
滤波，偏振滤波装置中包括一单光子探测器，单光子探测器的计数用于指示进入单光子探测器的信号噪声的数量，在将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态时，单光子探测器的计数最小。
12.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，第一信号噪声与第二信号噪声为经典光信号引入的带内信号噪声，第二信号噪声为第一信号噪声的二分之一。
13.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，多路复用包括波分复用、时分复用、模分复用以及空分复用。
14.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，第一量子光信号中包括多个子信号，多个子信号的波长不同，通过时分复用的方式传输多个子信号。
15.根据本公开的第二方面，提供了一种量子光信号处理装置，应用于接收方，装置包括：复用光信号接收模块，用于接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；量子光信号过滤模块，用于对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声；量子密钥协商模块，用于对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。
16.根据本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现如上述实施例中第一方面的量子光信号处理方法。
17.根据本公开的第四方面，提供了一种电子设备，包括：
18.一个或多个处理器；以及
19.存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如上述实施例中第一方面的量子光信号处理方法。
20.本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
21.本公开的一种实施例提供的量子光信号处理方法中，可以接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号，其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。通过本公开的方案，可以通过偏振滤波对量子光信号中的信号噪声进行过滤，减少了量子密钥分发的系统的误码率，从而提升了量子密钥分发的系统的成码率和安全密钥传输距离。
22.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
24.图1示意性示出本公开示例性实施例中量子光信号处理方法的流程图；
25.图2示意性示出本公开示例性实施例中将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方的流程图；
26.图3示意性示出本公开示例性实施例中对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号的流程图；
27.图4示意性示出本公开示例性实施例中一种偏振调制装置的示意图；
28.图5示意性示出本公开示例性实施例中一种经典光通信与量子密钥分发共纤传输装置的示意图；
29.图6示意性示出本公开示例性实施例中一种量子光信号处理装置的组成示意图；
30.图7示意性示出了适于用来实现本公开示例性实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
31.现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
32.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
33.根据本示例性实施例中所提供的量子光信号处理方法中，接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号，其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。
34.如图1所示，该量子光信号处理方法可以包括以下步骤：
35.步骤s110，接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；
36.步骤s120，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声；
37.步骤s130，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密
钥。
38.本公开的一种实施例提供的量子光信号处理方法中，可以接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号，其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。通过本公开的方案，可以通过偏振滤波对量子光信号中的信号噪声进行过滤，减少了量子密钥分发的系统的误码率，从而提升了量子密钥分发的系统的成码率和安全密钥传输距离。
39.下面，将结合附图及实施例对本示例性实施例中的量子光信号处理方法的步骤s110～s130进行更详细的说明。
40.步骤s110，接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；
41.在本公开的一种示例实施例中，可以接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号。具体的，复用光信号可以为通过经典光信号与量子光信号经过多路复用后得到的光信号。其中，经典光信号是指在经典光学中使用的光信号，经典光信号遵循经典物理的规律和传播方式，量子光信号是指在量子光学领域中使用的光信号，量子光信号受到量子力学的规律支配。经典光信号在传播和处理过程中具有连续性和波动性质；而量子光信号则显示出光的粒子特性、波粒二象性以及受到测量原理限制的离散性。
42.在本公开的一种示例实施例中，可以对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号。具体的，可以通过多路复用将经典光信号与量子光信号合并为复用信号，即可以采用多路复用对应的分离方式将复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号。
43.需要说明的是，本公开对于对复用光信号进行分离的方式并不做特殊限定。
44.在本公开的一种示例实施例中，第一量子光信号对应有第一信号噪声。具体的，在传输复用光信号的过程中，经典光信号会串扰至量子光信号中，从而引入经典噪声。一方面，由于经典光信号光强较强并且自身的底噪相比于量子光信号都高几十个数量级，另一方面是由于光纤的非线性效应(如拉曼效应、四波混频效应等)使得引入的经典光噪声对量子光信号的影响较大。
45.需要说明的是，本公开对于第一信号噪声的产生原因并不做特殊限定。
46.进一步的，在对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号时，可以通过频域滤波的方式对带外噪声进行过滤。
47.通过本公开的方案，可以对量子光信号中的经典信号引入的带内信号噪声进行过滤。
48.步骤s120，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；
49.在本公开的一种示例实施例中，在通过上述步骤得到第一量子光信号之后，可以对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第
一信号噪声。具体的，在接收到第一量子光信号之后，可以对第一量子光信号进行偏振滤波。
50.在本公开的一种示例实施例中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，可以包括偏振滤波的偏振方向与发送方中的量子光信号的偏振方向相同。
51.具体而言，由于偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，而第一量子光信号中的信号噪声又保持原偏振态，则对第一量子光信号进行偏振滤波时，第一量子光信号可以正常通过，而第一量子光信号对应的部分信号噪声无法正常通过，从而达到对第一量子光信号对应的部分信号噪声进行过滤的效果，因此，经过偏振滤波之后得到的第二量子光信号对应的第二信号噪声小于第一量子光信号对应的第一信号噪声。
52.需要说明的是，本公开对于对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号的具体方式并不做特殊限定。
53.进一步的，可以控制第一量子光信号进入偏振分束器，以对第一量子光信号进行偏振滤波，得到第二量子光信号。
54.其中，偏振分束器是一种光学元件，用于将入射光按照其偏振方向分成两个输出光束，偏振分束器通常由一个特殊的光学晶体或涂层构成，具有不同的折射率和吸收性能，使得对不同偏振方向的光具有不同的传输特性。当入射光线以某一偏振方向沿着偏振分束器的一个轴线进入时(相同)，大部分的光将沿着该轴线通过，形成一个透射光束，少部分的光会以另一个垂直方向反射出来，形成一个反射光束；相反，当入射光线以与第一个轴线垂直的偏振方向进入时，光将发生相反的行为：大部分的光将反射出来，形成一个反射光束，而少部分的光则沿着第二个轴线透射出来，形成一个透射光束。
55.步骤s130，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。
56.在本公开的一种示例实施例中，在通过上述步骤得到第二量子光信号时，可以对第二量子光信号进行解码得到目标信息。具体的，在发送方中，可以按照预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号，并将量子光信号与经典光信号多路复用后的复用光信号发送至接收方，在接收方中，可以采用预设编码维度对应的预设解码方式对第二量子光信号进行解码得到目标信息。
57.需要说明的是，本公开对于对第二量子光信号进行解码得到目标信息的具体方式并不做特殊限定。
58.在本公开的一种示例实施例中，在通过上述步骤得到目标信息时，可以根据目标信息协商量子密钥。具体的，在接收方得到目标信息之后，发送方和接收方可以通过公开的经典信道进行目标信息比较和纠错，以生成共享的密钥。
59.在本公开的一种示例实施例中，在传输过程中，由于量子力学的不可逆性和测量原理，任何对量子信号的窃听或篡改都会被立即检测到。因此，只有在信道安全性得到确认时，才会继续进行下一步操作。
60.具体而言，在接收方得到目标信息之后，发送方和接收方可以通过公开的经典信道交换他目标信息，发送方和接收方使用经典计算方法来比较彼此的目标信息，并根据事先约定的协议，确定目标信息中用于生成最终的密钥的内容。例如，发送方和接收方可以对目标信息进行处理和提取，共同协商出用于加密和解密的密钥。
61.在此过程中，可以使用纠错码和随机化过程处理在信道传输过程中引入的错误和噪声。
62.需要说明的是，本公开对于根据目标信息协商量子密钥的具体方式并不做特殊限定。
63.在本公开的一种示例实施例中，可以发射初始量子光脉冲，对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号，将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方。参照图2所示，将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方，可以包括以下步骤s210～s220：
64.步骤s210，发射初始量子光脉冲，对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号；
65.在本公开的一种示例实施例中，可以发射初始量子光脉冲，对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲。具体的，可以通过激光器发射初始量子光脉冲，且在激光器中，可以设置偏振调制装置，并通过偏振调制装置对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲。具体而言，对初始量子光脉冲进行偏振调制是指对初始量子光脉冲进行单偏振方向的调制。
66.在本公开的一种示例实施例中，可以通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号。具体的，在得到量子光脉冲之后，可以通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到特定编码状态的量子光信号。举例而言，可以通过相位编码对量子光脉冲进行编码，得到加载有相位信息的量子光信号。
67.需要说明的是，本公开对于对量子光脉冲进行编码的具体方式并不做特殊限定。
68.步骤s220，将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方。
69.在本公开的一种示例实施例中，在通过上述步骤得到量子光信号之后，可以将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号。具体的，将量子光信号与经典光信号进行多路复用是指将多个不同的光信号通过同一个光纤或光传输系统进行同时传输，形成复用光信号，并将得到的复用光信号发送至接收方。在接收方得到复用光信号之后，可以使用多路复用对应的分离方式，将复用光信号分解为量子光信号和经典光信号。
70.举例而言，可以通过光波分复用器、光模分复用器、多芯光纤扇入扇出器件等实现量子光信号与经典光信号的多路复用，这些器件可以将不同的光信号合并到同一条光纤中。
71.在本公开的一种示例实施例中，多路复用包括波分复用、时分复用、模分复用以及空分复用。
72.需要说明的是，本公开对于将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号的具体方式并不做特殊限定。
73.通过上述步骤s210～s220，可以发射初始量子光脉冲，对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号，将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方。
74.在本公开的一种示例实施例中，可以将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方
中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号，对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。参照图3所示，对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，可以包括以下步骤s310～s320：
75.步骤s310，将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号；
76.在本公开的一种示例实施例中，在通过上述步骤得到第一量子光信号之后，可以将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号。具体的，在发送方，可以对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，并通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号，并将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，即在发送方中的量子光信号对应有一偏振态。由于在复用光信号传输的过程中，量子光信号的偏振态会发生变化，在接收方接收到复用光信号并分离得到第一量子光信号之后，可以先对第一量子光信号的偏振态进行调整，以使得调整之后的中间量子光信号的偏振态与发送方中的量子光信号的偏振态相同，以补偿量子光信号在长距离传输过程中的偏振态的变化。
77.需要说明的是，本公开对于将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态的具体方式并不做特殊限定。
78.步骤s320，对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。
79.在本公开的一种示例实施例中，在通过上述步骤得到中间量子光信号之后，可以对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。具体的，将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态之后，中间量子光信号的偏振方向与偏振滤波的偏振方向以及发送方中的量子光信号的偏振方向相同，即中间量子光信号可以正常通过，而中间量子光信号对应的部分信号噪声无法正常通过，从而达到对中间量子光信号对应的部分信号噪声进行过滤的效果，因此，经过偏振滤波之后得到的第二量子光信号对应的第二信号噪声小于第一量子光信号对应的第一信号噪声。
80.进一步的，可以控制中间量子光信号经过偏振分束器得到第二量子光信号，其中，偏振分束器的偏振方向为偏振滤波的偏振方向。
81.通过上述步骤s310～s320，可以将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号，对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。通过本公开的方案，可以对量子光信号传输过程中的偏移进行补偿，提升了量子光信号的传输效率。
82.在本公开的一种示例实施例中，可以通过一偏振滤波装置进行偏振滤波，即可以通过偏振滤波装置对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，偏振滤波装置中包括一单光子探测器，单光子探测器的计数用于指示进入单光子探测器的信号噪声的数量，在将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态时，单光子探测器的计数最小。具体的，若单光子探测器的计数较大，则表示有部分的第一量子光信号的偏振态与发送方的量子光信号的偏振态不同，此时可以进一步调制第一量子光信号的偏振态，以使得调制得到的中间量子光信号的偏振态与发送方的量子光信号的偏振态相同，在第一量子光信号的偏振态与发送方中的量子光信号的偏振态相同时，单光子探测器的计数最小。
network，光传输网络)设备融合，无需做定制化改造也可以加速量子密钥分发系统的大规模部署。
92.本公开的一种实施例提供的量子光信号处理方法中，可以接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号，其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。通过本公开的方案，可以通过偏振滤波对量子光信号中的信号噪声进行过滤，减少了量子密钥分发的系统的误码率，从而提升了量子密钥分发的系统的成码率和安全密钥传输距离。
93.需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
94.此外，在本公开的示例性实施方式中，还提供了一种量子光信号处理装置。参照图6所示，一种量子光信号处理装置600包括：复用光信号接收模块610，量子光信号过滤模块620、量子密钥协商模块630。
95.其中，复用光信号接收模块，用于接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；量子光信号过滤模块，用于对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声；量子密钥协商模块，用于对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。
96.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，应用于发送方，装置还包括：初始量子光脉冲发射单元，用于发射初始量子光脉冲，对初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，通过预设编码维度对量子光脉冲进行编码得到量子光信号；多路复用单元，用于将量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将复用光信号发送至接收方。
97.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，装置还包括：偏振态调制单元，用于将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号；第二量子光信号获取单元，用于对中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。
98.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，通过一偏振滤波装置进行偏振滤波，偏振滤波装置中包括一单光子探测器，单光子探测器的计数用于指示进入单光子探测器的信号噪声的数量，在将第一量子光信号的偏振态调制为与发送方中的量子光信号相同的偏振态时，单光子探测器的计数最小。
99.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，第一信号噪声与第二信号噪声为经典光信号引入的带内信号噪声，第二信号噪声为第一信号噪声的二分之一。
100.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，多路复用包括波分复用、时分复用、模分复用以及空分复用。
101.在本公开的一种示例性实施例中，基于前述方案，第一量子光信号中包括多个子信号，多个子信号的波长不同，通过时分复用的方式传输多个子信号。
102.由于本公开的示例实施例的量子光信号处理装置的各个功能模块与上述量子光信号处理方法的示例实施例的步骤对应，因此对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开上述的量子光信号处理方法的实施例。
103.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
104.此外，在本公开的示例性实施例中，还提供了一种能够实现上述量子光信号处理方法的电子设备。
105.所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施例，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
106.下面参照图7来描述根据本公开的这种实施例的电子设备700。图7显示的电子设备700仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
107.如图7所示，电子设备700以通用计算设备的形式表现。电子设备700的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元710、上述至少一个存储单元720、连接不同系统组件(包括存储单元720和处理单元710)的总线730、显示单元740。
108.其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元710执行，使得处理单元710执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。例如，处理单元710可以执行如图1中所示的步骤s110，接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；步骤s120，对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声；步骤s130，对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。
109.又如，电子设备可以实现如图1所示的各个步骤。
110.存储单元720可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)721和/或高速缓存存储单元722，还可以进一步包括只读存储单元(rom)723。
111.存储单元720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块725的程序/实用工具724，这样的程序模块725包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
112.总线730可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
113.电子设备700也可以与一个或多个外部设备770(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备700交互的设备通信，和/或与使得
该电子设备700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口750进行。并且，电子设备700还可以通过网络适配器760与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器760通过总线730与电子设备700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
114.通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。
115.在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施例中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。
116.计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
117.可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
118.可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
119.此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
120.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求
指出。

技术特征：
1.一种量子光信号处理方法，其特征在于，应用于接收方，所述方法包括：接收复用光信号，对所述复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，所述第一量子光信号对应有第一信号噪声；对所述第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，所述偏振滤波的偏振方向与所述第一量子光信号的偏振方向相同，所述第二量子光信号对应有第二信号噪声，所述第二信号噪声小于第一信号噪声；对所述第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据所述目标信息协商量子密钥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，应用于发送方，所述方法还包括：发射初始量子光脉冲，对所述初始量子光脉冲进行偏振调制得到量子光脉冲，通过预设编码维度对所述量子光脉冲进行编码得到量子光信号；将所述量子光信号与经典光信号进行多路复用得到复用光信号，将所述复用光信号发送至所述接收方。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号，包括：将所述第一量子光信号的偏振态调制为与所述发送方中的量子光信号相同的偏振态，得到中间量子光信号；对所述中间量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过一偏振滤波装置进行所述偏振滤波，所述偏振滤波装置中包括一单光子探测器，所述单光子探测器的计数用于指示进入所述单光子探测器的信号噪声的数量，在将所述第一量子光信号的偏振态调制为与所述发送方中的量子光信号相同的偏振态时，所述单光子探测器的计数最小。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一信号噪声与所述第二信号噪声为经典光信号引入的带内信号噪声，所述第二信号噪声为所述第一信号噪声的二分之一。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多路复用包括波分复用、时分复用、模分复用以及空分复用。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一量子光信号中包括多个子信号，所述多个子信号的波长不同，通过时分复用的方式传输所述多个子信号。8.一种量子光信号处理装置，其特征在于，应用于接收方，所述装置包括：复用光信号接收模块，用于接收复用光信号，对所述复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，所述第一量子光信号对应有第一信号噪声；量子光信号过滤模块，用于对所述第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，所述偏振滤波的偏振方向与所述第一量子光信号的偏振方向相同，所述第二量子光信号对应有第二信号噪声，所述第二信号噪声小于第一信号噪声；量子密钥协商模块，用于对所述第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据所述目标信息协商量子密钥。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；以及
存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。

技术总结
本公开涉及计算机技术领域，具体涉及一种量子光信号处理方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，上述方法包括：接收复用光信号，对复用光信号进行分离得到第一量子光信号与经典光信号；其中，第一量子光信号对应有第一信号噪声；对第一量子光信号进行偏振滤波得到第二量子光信号；其中，偏振滤波的偏振方向与第一量子光信号的偏振方向相同，第二量子光信号对应有第二信号噪声，第二信号噪声小于第一信号噪声；对第二量子光信号进行解码得到目标信息，根据目标信息协商量子密钥。通过本公开实施例的技术方案，可以解决相关技术中安全密钥生成率较低的问题。钥生成率较低的问题。钥生成率较低的问题。


技术研发人员：窦天琦 唐建军 解宇恒 赵琦 陈娜
受保护的技术使用者：中国电信股份有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/10/15