量子密钥技术是最新的可证明安全性的密码技术，得到了国家的高度重视。然而，经过多年发展，无论其设备成本还是其使用成本均居高不下，尤其在使用方面，因其需要独占一根光纤，导致用户即使买得起设备也用不起。换言之，在运营商光纤资源紧张的现实情况下，要想大幅度降低量子密钥的使用成本，必须解决量子密钥设备独占光纤的问题。

针对此问题，九州量子研发团队联合攻关，终于在近期彻底解决了这一难题。九州量子副总裁、中科大物理学博士赵义博在接受采访时宣布，九州量子研发团队已在量子通信与传统光通信波分复用混传技术中取得进展，多个指标达到实用化水准。

“二”合“一”，大幅降低量子密钥使用成本

目前，大部分的量子通信产品需要两根光纤进行工作，即一根光纤传输量子光信号，另一根光纤以传统光通信的形式来传输量子通信协议所需的后处理信息。单纯的量子通信分为量子光的发送与接收，以及经典信息的传输，经典信息的传输是量子通信必不可少的辅助手段，尤其量子通信的后处理必须要通过传统的通信方式传输，没有后处理就无法最终生成密钥。

所谓的量子光的发送与接收，也就是将需要传递的随机信息编码到一个光子上，并将该光子通过光纤传送给接收者。由于单个光子极其微弱，丝毫的光噪声便可将其淹没。为保证信号传输不受干扰，此前单光子的传输需要独占一根光纤，且该光纤同一时间不得传输其他信号。

早些时候的设备，量子光需要一根光纤，后处理的经典信息需要一根光纤，一对量子通信设备通常需要两根独立的光纤。

但是，在现有建设成的网络里，光纤资源较为紧张。要想大幅度降低量子密钥的使用成本，就必须解决量子通信设备占用光纤资源的问题。针对此问题，九州量子研发团队联合攻关，将量子光和经典光通信的波分复用混传技术做了针对性的优化，将两根光纤的消耗变为一根，让量子通信服务和双向高速率光通信业务单纤双向共存。

“一根光纤无缝融合量子通信与经典通信”成为可能

事实上，在波分复用的实践过程中，如何将不同波长的光分离开，如何使得不同波长的光在同一光纤中传递时不会相互影响其强弱度，如何优化单光子探测器等问题都是研发过程中需要考虑的问题。毕竟，相比于单光子信号，在光纤里和量子光共存的其他强光信号引入量子接收机的非线性噪声非常之强，有时甚至会让量子通信无法正常运行。

在解决方案中，九州量子团队采用了优化的波长配置技术，优化的经典光发射功率，以及先进的光学放大技术，使得量子光可以和最高10Gbps的高速率的经典光通信业务在一根光纤中双向共存，既能保证量子通信在最高50km的城域网距离下正常工作，也能保证经典光的传输速率和误码率符合光通信行业规定的技术标准，该成果使得政企专网场景、数据灾备等场景下，只占用一根光纤纤芯就能实现安全的秘钥分配和双向高速业务加密传输的多业务共存方案成为现实，在成本和易用性上都具有一定优势。

据了解，未来九州量子团队将会基于该技术，把单纤双向波分复用量子通信和传统光通信的工作距离拓展到80km，使得量子通信和骨干网距离的光通信业务在一根光纤的无缝融合成为可能。

赵义博说，量子技术要想快速落地产业化应用，必须同经典通信技术和密码技术紧密结合。只要做好技术融合和人员搭配，量子保密通信将迎来飞速发展。

原文发布时间为：2017-03-23