波长-模式双复用量子保密通信系统实现与性能分析

本文主要探讨了一种创新的量子保密通信系统，该系统利用波长-模式双复用技术进行信息传输。波长-模式双复用是结合了光的波长和模式两个维度进行多路复用的技术，旨在提高通信系统的容量和效率。在这个系统中，研究者采用了基于Optisystem的仿真平台来构建模型，并进行了实际的10次发送实验。 首先，波长-模式双复用的基本原理是通过在少模光纤中同时利用不同波长的光和不同的线偏振模式，将多路数据信号分别编码在这些不同的物理属性上，实现信号的独立传输。这不仅可以增加信道容量，还能通过选择适当的波长和模式组合来提高信号之间的隔离度，增强信号的正交性，从而减少非线性效应和信号间的相互干扰。 实验部分，作者对信号的时域波形和频谱图进行了细致的分析，确保了在传输过程中波长和线偏振模式的稳定性。他们特别关注了双不等臂马赫-曾德尔干涉仪的应用，这是一种在量子密钥分发中常见的设备，用于精确控制和检测光信号的相位，从而实现量子信息的高效传输。 量子密钥分发是量子通信的核心环节，通过这种双复用方法，系统能够在保护量子信号的同时，也处理经典光信号，降低了量子-经典信号同传过程中的量子信号损失。实验结果显示，该系统的误比特率低，信号质量高，证明了其在保密通信中的实用性和有效性。 这篇论文通过理论分析和实验验证，展示了基于波长-模式双复用的量子保密通信系统在提升信道容量、减小干扰、保护量子信号等方面的优势，为未来的量子通信网络设计提供了新的思路和技术支撑。关键词包括量子光学、量子通信、波分复用、模式复用、少模光纤以及相位编码，这些都是理解该研究的关键术语和领域。