用户驱动的UFS-iWDM方案优化WDM-QKD系统中的FWM噪声

在量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）系统中，利用光纤中的多路复用技术（Wavelength Division Multiplexing, WDM）与经典通信信道共存是实现大规模部署的关键挑战。四波混频（Four-Wave Mixing, FWM）噪声对量子信道性能构成了显著威胁，特别是对于非零色散位移光纤（Non-Zero Dispersion Shifted Fiber, NZDSF）的环境。针对这一问题，孙咏梅等人提出了一种用户基的交错通道WDM方案（User-Based Channel-Interleaving WDM, UFS-iWDM），通过调整不同通道的频率间隔，旨在降低FWM效应对量子比特错误率（Quantum Bit Error Rate, QBER）的影响。 该研究的核心策略在于采用非等间距的频率分配，使得量子信道之间的干扰相互错开，从而减小了FWM噪声的发生概率。理论上，通过对UFS-iWDM的深入分析，研究人员探讨了这种方案如何影响QBER的计算模型，包括考虑了不同频率间隔、色散等因素对信号传输的复杂影响。通过数值模拟，研究结果显示UFS-iWDM在抑制FWM噪声方面表现出显著优势，特别是在有较高色散的NZDSF光纤环境下，相比于频率间隔相等的传统WDM（Equal Frequency Spacing WDM, EFS）方案，能够明显改善QBER。 这项工作不仅提供了一个有效的策略来克服WDM-QKD系统中的FWM问题，还为设计未来具有更高可靠性和有效性的量子通信网络奠定了基础。然而，为了全面实施UFS-iWDM，还需要进一步优化信号处理算法以适应不同频率间隔下的信号调制和解调，同时考虑实际光纤链路中的损耗和其他潜在干扰。UFS-iWDM展示了在提高WDM-QKD系统性能方面的潜力，为推进量子通信技术的发展迈出了重要的一步。