CN106788984A - 一种量子通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及量子通信领域，尤其涉及一种量子通信方法和装置，用于减少发送装置和接收装置之间的信道数量。本发明实施例中，发送装置的DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，需要输出的信息为时分复用的量子信息或经典信息，DSP单元根据当前需要输出的信息，调整衰减单元输出的衰减值，并向调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；衰减单元根据调整后的衰减值对光信号进行衰减，调制单元根据输入的调制信号对光信号进行调制，偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及第二光信号进行耦合，得到并发送耦合后的光信号。如此，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

Description

一种量子通信方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及量子通信领域，尤其涉及一种量子通信方法和装置。

背景技术

随着网络技术的快速发展，大量敏感信息需要通过网络传输，人们需要对敏感信息进行保护以免丢失或遭到攻击。加密是保障信息安全的重要手段之一。对于经典通信，当前最常用的加密技术是用复杂的数学算法来改变原始信息，如高级加密标准(Advanced Encryption Standard，简称AES)、三重数据加密算法(Triple Data Encryption Algorithm，简称TDEA)、RSA、消息摘要算法第五版(Message-Digest Algorithm，简称MD5)、安全散列算法(Secure HashAlgorithm，简称SHA)等等。

现有经典加密体系是建立在计算复杂度基础之上的，随着数学的进步和计算机速度的不断提升，其存在被破译的可能，并非绝对可靠。经典密码体制中，只有一次一密具有无条件安全性，它要求有与被加密数据相同长度的随机数密钥。而如何产生大量的随机数密钥一直是个难题，所以一次一密并没有得到实际应用。量子密钥分配(Quantum Key Distribution，简称QKD)技术的出现解决了这个难题。

QKD具体是以量子态作为信息单元，利用量子力学的一些原理来传输和保护信息，通常把通信双方以量子态为信息载体，利用量子力学原理，通过量子信道传输，在保密通信双方之间建立共享密钥。其安全性是由量子力学中的“海森堡测不准关系”及“单量子不可复制定理”或纠缠粒子的相干性和非局域性等量子特性来保证的。

量子通信的方案具体如下：

发送装置(Alice)将要传送的信息编排为一个大数，再用另一个大数作为密钥，将该两大数的乘积通过经典信道传递给接收装置(Bob)。Bob将接收到的两个大数的乘积除于密钥，即得到Alice所要传递的信息。上述Alice和Bob都需要拥有一段相同的大数做为加密、解密的密钥。产生这样的密钥过程称为量子密钥分配。

上述量子密钥分配过程具体是指Alice向Bob发送量子信息和协商信息，Bob根据量子信息以及Alice与Bob之间所发送的协商信息，生成密钥。

现有技术中，通过量子信道发送量子信息，通过经典信道发送协商信息。量子信道(Quantum Channel)具体是指单模光纤(Single Mode Optical Fiber)或自由空间。经典信道具体是指传统的物理信道。如图1所示，图1示例性示出了一个单向加密传送QKD系统的结构示意图。

QKD系统中包括Alice101和Bob102，Alice中包括主控单元103、量子发送机104、同步时钟发送机105、协商信息收发机106、业务信息发送机107，Bob中包括主控单元108、量子接收机109、同步时钟接收机110、协商信息收发机111、业务信息接收机112。Alice通过量子发送机向Bob的量子接收机发送量子信息，以使Bob根据量子信息获得原始量子密钥。Alice通过同步时钟发送机向Bob的同步时钟接收机发送同步时钟信号，以使Bob实现与Alice的时钟同步。Alice通过协商信息收发机与Bob的协商信息收发机之间相互发送和接收协商信息，以使Alice和Bob根据协商信息从原始量子密钥中确定出最终量子密钥。Alice通过业务信息发送机向Bob发送业务信息，以使Bob获取最终需要得到的信息。该过程中，Alice和Bob的协商信息收发机均用于传输在Alice和Bob的主控单元进行密钥生成后处理阶段所产生的需要在Alice和Bob之间进行交互的信息，后处理阶段阶段具体是指对输入到量子发送机的信息和量子接收机输出的信息进行的一系列处理，比如：对测量基、误码估计、纠错、私密放大等。

从上述过程中可看出，现有技术中QKD系统中发送装置与接收装置之间需包括四条信道，发送装置需要包括三个发送机和一个收发机，接收装置需要包括三个接收机和一个收发机，发送装置和接收装置的结构复杂。

综上所述，亟需一种量子通信方法及装置，用于简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

发明内容

本发明实施例提供一种量子通信方法及装置，用于简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

本发明实施例提供一种量子通信方法，包括以下步骤：

发送装置的数字信号处理DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

所述发送装置的光信号产生单元对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；其中，第一光信号用于承载量子信息和经典信息；第二光信号为随路本振光信号；第二光信号的光强度大于第一光信号的光强度；

所述发送装置的所述DSP单元根据当前需要输出的信息，调整所述发送装置的衰减单元输出的衰减值；所述发送装置的所述DSP单元根据当前需要输出的信息，向所述发送装置的调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；

所述发送装置的所述衰减单元根据调整后的衰减值对所述第一光信号进行衰减，所述发送装置的所述调制单元根据输入的调制信号对衰减后的第一光信号进行调制；或者，所述发送装置的所述调制单元根据输入的调制信号对所述第一光信号进行调制，所述发送装置的所述衰减单元根据根据调整后的衰减值对调制后的第一光信号进行衰减；

所述发送装置中的偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及所述第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送所述耦合后的光信号。

如此，发送装置输出的光信号包括时分复用的量子信息和经典信息，因此避免了现有技术中需要通过两个信道分别发送量子信息和经典信息的方式，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

可选地，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。如此，则可将协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项与量子信息均通过量子发送机所发送的第一光信号发送出去，避免了使用多个发送机分别发送上述几种信息的情况，简化了用于量子通信的发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

可选地，所述信号发送指示信息包括时分复用的第一发送指示信息和第二发送指示信息；

所述发送装置的所述DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元接收到所述第一发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为量子信息；所述发送装置的所述DSP单元接收到所述第二发送指示信息，则所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息。

如此，发送装置即可根据第一发送指示信息和第二发送指示信息准确确定出当前需要输出的信息为经典信息还是量子信息，进而可根据当前需输出的信息进行处理，提高了数据处理的准确性。

可选地，所述发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整所述发送装置的所述衰减单元输出的衰减值，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为量子信息时，将所述发送装置的所述衰减单元输出的衰减值调整至第一阈值以下；所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息时，将所述发送装置的所述衰减单元输出的衰减值调整至第二阈值以上；其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

如此，则可将第一光信号衰减为用于承载量子信息的光信号和用于承载经典信息的光信号，且实现所承载的量子信息和经典信息时分复用。

可选地，所述发送装置的所述DSP单元根据当前需要输出的信息，向所述发送装置的所述调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为量子信息时，所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的调制单元输入的调制信号为随机序列；

所述发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息时，所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述调制单元输入的调制信号为经典信息。

如此，则可在需要输出的信息为量子信息时，将随机序列调制在光信号上，当前需要输出的信息为经典信息时，将经典信息调制在光信号上，从而将量子信息和经典信息同时承载于一个光信号上，并实现了量子信息和经典信息在该光信号上的时分复用。

可选地，所述调制单元包括第一调制器，以及与所述第一调制器连接的第二调制器；

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述调制单元输入的调制信号为随机序列，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述第一调制器和所述第二调制器输入的调制信号均为随机序列；

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述调制单元输入的调制信号为经典信息，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述第一调制器输入的调制信号为经典信息，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平；或者

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述第一调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息。

通过该方案，实现了调整单元将随机序列和经典信息调制在第一光信号上的目的。

本发明实施例提供一种量子通信方法，包括以下步骤：

接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

所述接收装置的偏振分光单元对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向所述接收装置的调制单元输入调制信号；

所述接收装置的所述调制单元根据输入的调制信号对接收到的所述第二光信号进行调制；

所述接收装置的耦合单元对调制后的第二光信号和所述第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号；

所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息。

如此，则实现了通过量子接收机对承载有量子信息和经典信息的光信号的成功接收，并可根据该接收到的光信号，恢复出量子信息和经典信息，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

可选地，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。如此，则可将协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项与量子信息均通过量子接收机成功接收，避免了使用多个接收机分别接收上述几种信息的情况，简化了用于量子通信的发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

可选地，所述信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息；

所述接收装置的所述DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，具体包括：

所述接收装置的所述DSP单元接收到所述第一接收指示信息，则所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息；所述接收装置的所述DSP单元接收到所述第二接收指示信息，则所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为经典信息。

如此，接收装置即可根据第一发送指示信息和第二发送指示信息准确确定出当前需要输出的信息为经典信息还是量子信息，进而可根据当前需输出的信息进行处理，提高了数据处理的准确性。

可选地，所述接收装置的所述DSP单元根据当前需要接收的信息，向所述接收装置的调制单元输入调制信号，具体包括：

所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，所述接收装置的所述DSP单元向所述接收装置的所述调制单元输入的调制信号为随机序列；所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，所述接收装置的所述DSP单元向所述接收装置的所述调制单元输入的调制信号为直流电平。如此，可成功实现后续步骤中的经典信息和量子信息的分离。

可选地，所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息，具体包括：

所述接收装置的所述DSP单元根据当前需要接收的信息，向所述接收装置的平衡接收机单元输出增益值；所述平衡接收机单元将输入的所述处理后的光信号转换为电信号，并使用所述增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内；所述接收装置的所述DSP单元从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息。如此，可成功将幅值不同的承载量子信息和经典信息的光信号传输至接收装置的DSP单元，进而使DSP单元从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息。

可选地，所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，还包括：

所述接收装置的所述DSP单元将所述经典信息和所述量子信息发送给所述接收装置的主控单元；所述接收装置的所述主控单元根据所述经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。如此，可使接收装置成功确定出最终量子密钥，进而根据该量子密钥对待加密的信息进行加密处理。

本发明实施例提供一种用于量子通信的发送装置，包括：

数字信号处理DSP，用于根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息；根据当前需要输出的信息，调整衰减单元输出的衰减值；根据当前需要输出的信息，向调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

光信号产生单元，用于对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述衰减单元，用于根据调整后的衰减值对输入的光信号进行衰减；

所述调制单元，用于根据输入的调制信号对输入的光信号进行调制；

偏振耦合单元，用于对经过先衰减后调制，或者先调制后衰减的第一光信号，以及所述第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送所述耦合后的光信号。

如此，发送装置输出的光信号包括时分复用的量子信息和经典信息，因此避免了现有技术中需要通过两个信道分别发送量子信息和经典信息的方式，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

可选地，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

可选地，所述信号发送指示信息包括时分复用的第一发送指示信息和第二发送指示信息；

所述DSP，具体用于：

接收到所述第一发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为量子信息；

接收到所述第二发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为经典信息。

可选地，所述DSP，具体用于：

确定当前需要输出的信息为量子信息时，将所述衰减单元输出的衰减值调整至第一阈值以下；

确定当前需要输出的信息为经典信息时，将所述衰减单元输出的衰减值调整至第二阈值以上；

其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

可选地，所述DSP，具体用于：

确定当前需要输出的信息为量子信息时，向所述调制单元输入的调制信号为随机序列；

确定当前需要输出的信息为经典信息时，向所述调制单元输入的调制信号为经典信息。

可选地，所述调制单元包括第一调制器，以及与所述第一调制器连接的第二调制器；

所述DSP，具体用于：

在向所述调制单元输入的调制信号为随机序列时，向所述第一调制器和所述第二调制器输入的调制信号均为随机序列；

所述DSP，具体用于：

在向所述调制单元输入的调制信号为经典信息时，向所述第一调制器输入的调制信号为经典信息，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平；或者

在向所述调制单元输入的调制信号为经典信息时，向所述第一调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息。

可选地，所述衰减单元为：

光可调衰减器；或者

接收所述第一光信号的第一光开关，与所述第一光开关连接的第一固定衰减器，与所述第一固定衰减器连接的第二光开关；或者

接收所述第一光信号的第一分光器，与所述第一分光器连接的第二固定衰减器，与所述第二固定衰减器连接的第三光开关；或者

接收所述第一光信号的第四光开关，与所述第四光开关连接的第三固定衰减器，与所述第三固定衰减器连接的第二分光器。

本发明实施例提供一种用于量子通信的接收装置，包括：

数据信号处理DSP，用于根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，根据当前需要接收的信息，向调制器输入调制信号；根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息；其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

偏振分光单元，用于对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述调制器，用于根据输入的调制信号对接收到的所述第二光信号进行调制；

耦合单元，用于对调制后的第二光信号和所述第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号。

如此，则实现了通过量子接收机对承载有量子信息和经典信息的光信号的成功接收，并可根据该接收到的光信号，恢复出量子信息和经典信息，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

可选地，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

可选地，所述信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息；

所述DSP，具体用于：

接收到所述第一接收指示信息，则确定当前需要接收的信息为量子信息；

接收到所述第二接收指示信息，则确定当前需要接收的信息为经典信息。

可选地，所述DSP，具体用于：

确定当前需要接收的信息为量子信息时，向所述调制器输入的调制信号为随机序列；

确定当前需要接收的信息为量子信息时，向所述调制器输入的调制信号为直流电平。

可选地，所述DSP，具体用于：

根据当前需要接收的信息，向平衡接收机单元输出增益值；从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息；

所述平衡接收机单元，用于将输入的所述处理后的光信号转换为电信号，并使用所述增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内。

可选地，所述DSP，还用于：

在根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，将所述经典信息和所述量子信息发送给处理器；

所述处理器，用于根据所述经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。

本发明实施例中，发送装置的数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；发送装置的光信号产生单元对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整发送装置的衰减单元输出的衰减值；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，向发送装置的调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；发送装置的衰减单元根据调整后的衰减值对第一光信号进行衰减，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对衰减后的第一光信号进行调制；或者，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对第一光信号进行调制，发送装置的衰减单元根据根据调整后的衰减值对调制后的第一光信号进行衰减；发送装置中的偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送耦合后的光信号。如此，发送装置输出的光信号包括时分复用的量子信息和经典信息，因此避免了现有技术中需要通过两个信道分别发送量子信息和经典信息的方式，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

图1为背景技术中提供的一个单向加密传送QKD系统的结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的量子通信方法适用的一种系统结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的量子通信方法适用的一种系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的发送装置实现的一种量子通信方法流程示意图；

图3a为本发明实施例所提供的一种用于量子通信的发送装置的结构示意图；

图3b为本发明实施例所提供的一种量子通信装置的结构示意图；

图3c为本发明实施例所提供的另一种量子通信装置的结构示意图；

图3d为本发明实施例所提供的另一种量子通信装置的结构示意图；

图3e为本发明实施例所提供的发送装置的主控单元和DSP单元以及接收装置的主控单元和DSP单元的具体工作流程示意图；

图3f为本发明实施例所提供的发送装置的主控单元和DSP单元以及接收装置的主控单元和DSP单元的具体工作流程示意图；

图3g为图3a的另一种可能的实现方式；

图3h为本发明实施例所提供的发送装置发送信号的时序图；

图3i为本发明实施例所提供的接收装置发送信号的时序图；

图4为本发明实施例所提供的接收装置实现的一种量子通信方法流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种用于量子通信的发送装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种用于量子通信的接收装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中的发送装置和接收装置之间包括量子信道和经典信道。发送装置和接收装置可通过量子信道和经典信道进行通信。

图2a示例性示出了本发明实施例提供的量子通信方法适用的一种系统结构示意图，图2b示例性示出了本发明实施例提供的量子通信方法适用的另一种系统结构示意图。

如图2a所示，本发明实施例适用的系统架构中节点A仅包括发送装置2101，节点B仅包括接收装置2102。此系统架构称为单向系统架构。节点A处的发送装置2101接收输入的业务信息，使用最终量子密钥对业务信息进行加密过程，得到一个加密信号，通过经典信道和量子信道向接收装置2102发送该加密信号。接收装置2102接收到该加密信号之后，使用相同的最终量子密钥进行解密过程，将该业务信息解密并输出，并通过经典信道向发送装置2101发送信息。

具体实施中，业务通常是双向的，比如语音、视频通话等业务。在双向进行的业务中，每个节点都需要加密和解密处理，相应地每个节点都需要一套QKD系统。如图2b所示，本发明实施例适用的系统架构中节点A包括发送装置2201和接收装置2203，节点B包括接收装置2202和发送装置2204。发送装置2201和接收装置2202是一对，发送装置2204和接收装置2203是一对。此系统架构称为双向系统架构。该系统架构下可实现多种信息传输方式，以发送装置2201和接收装置2202这一对为例进行介绍，比如：

节点A处的发送装置2201接收输入的业务信息，使用最终量子密钥对业务信息进行加密过程，得到一个加密信号，通过经典信道，或时分复用的量子信道向节点B处的接收装置2202发送该加密信号。接收装置2202接收到该加密信号之后，使用相同的最终量子密钥进行解密过程，将该业务信息解密并输出。方式一，接收装置2202通过经典信道向发送装置2201发送信息。方式二，接收装置2202将需要发送给发送装置2201的业务信息发送给节点B的发送装置2204，发送装置2204将该业务信息使用最终量子密钥对业务信息进行加密过程，得到一个加密信号，通过发送装置2204和接收装置2203之间的经典信道，或时分复用的量子信道发送给接收装置2203，接收装置2203接收到该加密信号之后，使用相同的最终量子密钥进行解密过程，将该业务信息解密并输出给发送装置2201。

上述方式仅仅是举例，接收装置可通过以上或者其它多种方式向发送装置反馈信息，本发明实施例中仅仅限定发送装置如何向接收装置发送信息，和/或接收装置接收到发送装置发送的信息之后如何处理，而对于接收装置通过何种方式何种信道向发送装置发送信息不做具体限定。

本发明实施例中，本发明实施例中，术语“发送装置、接收装置”中的任一个包括但不限于基站、站控制器、接入点(Access Point，简称AP)、或任何其它类型的能够在无线环境中工作的接口装置。

本发明实施例适用于QKD技术。QKD技术包括离散变量量子密钥分配(Discrete Variable-Quantum Key Distribution，简称DV-QKD)和连续变量量子密钥分配(Continuous Variable-Quantum Key Distribution，简称CV-QKD)。CV-QKD由于其不需要工作于低温的单光子探测器，因而在工程中受到了更广泛的应用，因此本发明实施例优选地适用于CV-QKD技术。

本发明实施例提供的量子通信方法，主要用于实现发送装置和接收装置的量子密钥分配。该量子密钥用于对经典信息进行加密，增强经典信息传递过程的安全性。本发明实施例中的经典信息可以是需要保密传输的语音、图像、视频、数据等等信息。

基于图2a和图2b所示的系统架构，图3示出了本发明实施例提供的发送装置实现的一种量子通信方法，包括以下步骤：

步骤301，发送装置的DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；即量子信息和经典信息在时间上间隔发送；

步骤302，发送装置的光信号产生单元对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；其中，第一光信号用于承载量子信息和经典信息；第二光信号为随路本振光信号；第二光信号的光强度大于第一光信号的光强度；

步骤303，发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整发送装置的衰减单元输出的衰减值；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整发送装置的衰减单元输出的衰减值；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，向发送装置的调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；

步骤304，发送装置的衰减单元根据调整后的衰减值对第一光信号进行衰减，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对衰减后的第一光信号进行调制；或者，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对第一光信号进行调制，发送装置的衰减单元根据根据调整后的衰减值对调制后的第一光信号进行衰减；

步骤305，发送装置中的偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送耦合后的光信号。

上述步骤302中,发送装置的光源在电脉冲信号产生单元所产生的周期性电脉冲信号的驱动下，产生周期性的光脉冲，光脉冲经过分光器的分光处理，被分成光强度大小不等的两路光信号，分别为第一光信号和第二光信号，其中第二光信号的光强度大于第一光信号的光强度。之后，光强度大的第二光信号，即随路本振信号直接输入到偏振耦合器一端；光强度小的第一光信号输入到衰减单元或调制单元。

本发明实施例中，上述步骤303中，衰减单元和调制单元的位置可相互调换。也就是说，第一光信号可先经过衰减单元，从衰减单元输出的第一光信号再进入调制单元，之后经过偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号发送出去。或者第一光信号可先经过调制单元，从调整单元输出的第一光信号再进入衰减单元，之后经过偏振耦合单元将经过调制和衰减的第一光信号发送出去。以下为了方便介绍，以第一光信号先经过衰减单元再经过调制单元为例进行介绍，第一光信号先经过调制单元再经过衰减单元的方法与第一光信号先经过衰减单元再经过调制单元的方法类似，不再赘述。

本发明实施例中，量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列。具体来说，发送装置在当前需要发送量子信息时，发送装置所发送出的是一个具有量子特性的光随机序列，由于传输过程中有损耗，因此接收装置仅能接收到该具有量子特性的光随机序列中部分内容。之后，发送装置和接收装置从接收装置所接收到的具有量子特性的光随机序列中确定出原始量子密钥。经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。其中，协商信息包括使发送端根据量子信息生成原始量子密钥，进而根据原始量子密钥生成最终量子密钥的信息。具体来说，在发送装置和接收装置的进行密钥生成后处理阶段所产生的需要在发送装置和接收装置之间进行交互的信息。后处理阶段比如可为：对测量基阶段、误码估计阶段、纠错阶段、私密放大阶段等处理阶段。同步时钟信号包括使接收装置恢复出时钟，进而使发送装置做时钟保持的信息。业务信息为用户执行某项业务时所需要通过接收装置需要向发送装置发送的信息。

图3a示例性示出了本发明实施例所提供的一种用于量子通信的发送装置的结构示意图，图3b示例性示出了本发明实施例所提供的一种用于量子通信的接收装置的结构示意图，用于执行上述步骤。下面结合图3a和图3b所示的装置对本发明实施例所提供的方法进行介绍。

本发明实施例所提供的发送装置3201包括发送装置的第一主控单元3203、光信号产生单元3205、衰减单元3206、第一调制单元3207、发送装置的DSP单元3208和偏振耦合单元3209。接收装置3202中包括第二主控单元3204、偏振分光单元3210、第二调制单元3211、耦合单元3212、平衡接收机单元3213和接收装置的接收装置的DSP单元3214。

本发明实施例中的“第一主控单元、第二主控单元、第一调制单元、第二调制单元、发送装置的DSP单元和接收装置的DSP单元”，以及类似的名词中出现的“第一”“第二”仅仅用于区分，不具有限定意义。

上述图3a和图3b中各个单元可由多种实现方式，本发明实施例中提供一种可选地实施方式，如图3c和图3d所示，图3c和图3d示例性示出了图3a和3b中各个单元的一种结构示意图。

如图3c和图3d所示，发送装置3201的光信号产生单元3205包括电脉冲信号产生单元3301，连接电脉冲信号产生单元的用于产生光信号的光源3302，连接光源3302的分光器3303组成。衰减单元3206连接分光器3303。衰减单元3206可由多种实现方式，在图3c和图3d中，衰减单元3206由光可调衰减器3304组成。第一调制单元3207可包括与光可调衰减器3304连接的第一调制器3305，以及与第一调制器3305连接的第二调制器3306。发送装置的发送装置的DSP单元3208由第一DSP3310组成，第一DSP3310连接光可调衰减器3304、第一调制器3305和第二调制器3306，第一DSP3310向光可调衰减器3304输入衰减值，向第一调制器3305输入调制信号，向第二调制器3306输入调制信号。偏振耦合单元3209包括与第二调制器3306连接的第一偏振分光器3307、与第一偏振分光器3307连接的第一法拉第反射镜3308、与第一偏振分光器3307连接的第一偏振耦合器3309。

如图3c和图3d所示，接收装置3202的偏振分光单元3210包括接收光信号的动态偏振控制器3311、与动态偏振控制器3311连接的第二偏振分光器3312。第二调制单元3211包括与第二偏振分光器3312连接的第三调制器3313。耦合单元3212包括与第三调制器3313连接的第三偏振分光器3315、与第三偏振分光器3315连接的第二法拉第反射镜3316、与第三偏振分光器3315连接的耦合器3317。平衡接收机单元3213包括一个与耦合器3317连接的平衡接收机3318。接收装置的DSP单元3214包括一个与平衡接收机3318和第三调制器3313连接的第二DSP3319。

图3e和图3f示例性示出了发送装置的主控单元和DSP单元以及接收装置的主控单元和DSP单元的具体工作流程示意图。如图3e和图3f所示，发送装置的DSP单元3208至少包括与光可调衰减器3304连接的第一DAC，与第一调制器3305连接的第二模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)，以及与第二调制器3306连接的第三DAC，以及三个选择器。接收装置的DSP单元3214至少包括与第三调制器连接的第四DAC，与平衡接收机连接的ADC，以及与ADC和平衡接收机连接的(Root Meam Square，简称RMS)均方根装置，以及多个选择器。

下面结合图3a、图3b、图3c、图3d、图3e和3f对通信方法进行详细介绍。

如图3a、图3b、图3c和3d所示，发送装置的光源在电脉冲信号产生单元所产生的周期性电脉冲信号的驱动下，产生周期性的光脉冲；光脉冲经过分光器，进而被分成光强度大小不等的两路光信号。光强度大的一路为第二光信号，即随路本振信号，随路本振信号直接输入到偏振耦合器一端。

如图3a和图3b所示，分光器输出的光强度小的一路为第一光信号，用于承载量子信息和经典信息，第一光信号输入到衰减单元进行衰减，衰减后的第一光信号经过调制单元进行调制。下面对该过程进行详细介绍。

上述步骤301中，具体来说，发送装置的第一主控单元产生信号发送指示信息。可选地，信号发送指示信息包括时分复用的第一发送指示信息和第二发送指示信息。发送装置的DSP单元接收到第一发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为量子信息；发送装置的DSP单元接收到第二发送指示信息，则发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息。具体来说，第一发送指示信息和第二发送指示信息在时间上可间隔发送，比如第一分钟至第五分钟发送第一发送指示信息，在第五分钟至第十分钟发送第二发送指示信息，在十分钟至第十五分钟发送第一发送指示信息。或者比如第一分钟至第五分钟发送第一发送指示信息，在第五分钟至第十二分钟发送第二发送指示信息，在十二分钟至第十五分钟发送第二发送指示信息。本发明实施例中，第一发送指示信息和第二发送指示信息的发送的时间长度，发送的间隔均可自由调整。第一发送指示信息和第二发送指示信息可通过发送高低电平的方式来实现，比如高电平表示第一发送指示信息，低电平表示第二发送指示信息。

上述步骤302中，可选地，发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为量子信息时，将发送装置的衰减单元输出的衰减值调整至第一阈值以下，发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息时，将发送装置的衰减单元输出的衰减值调整至第二阈值以上，其中，第一阈值小于第二阈值。衰减单元通过第一阈值以下的衰减值对输入的第一光信号进行衰减后，所得到的第一光信号的强度低于连续变量量子密钥分配过程中光量子信号的强度，此时，第一光信号转换为光量子信号，用于承载量子信息。衰减单元通过第二阈值以上的衰减值对输入的第一光信号进行衰减后，所得到的第一光信号用于承载经典信息。

步骤302的具体实现方法如图3e和图3f所示，发送装置的选择器判断当前需要输出的信息是否为量子信息，若是，则发送装置的DSP单元设置第一DAC的输出值，以便增大对第一光信号的衰减程度；若不是，则发送装置的DSP单元设置第一DAC的输出值，以便减小对第一光信号的衰减程度。

上述步骤304中，可选地，发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为量子信息时，发送装置的DSP单元向发送装置的调制单元输入的调制信号为随机序列，发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息时，发送装置的DSP单元向发送装置的调制单元输入的调制信号为经典信息。随机序列可为高斯随机序列或离散随机序列。

具体来说，可选地，调制单元包括第一调制器，以及与第一调制器连接的第二调制器；发送装置的DSP单元向发送装置的调制单元输入的调制信号为随机序列，具体为发送装置的DSP单元向发送装置的第一调制器和第二调制器输入的调制信号均为随机序列；发送装置的DSP单元向发送装置的调制单元输入的调制信号为经典信息，具体为发送装置的DSP单元向发送装置的第一调制器输入的调制信号为经典信息，向第二调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平；或者发送装置的DSP单元向发送装置的调制单元输入的调制信号为经典信息，具体为发送装置的DSP单元向发送装置的第一调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平，向第二调制器输入的调制信号为经典信息。

通过上述步骤实现了调制单元所输出的第一光信号中包括量子信息和经典信息，且量子信息和经典信息时分复用，即量子信息和经典信息在时间上间隔发送。量子信息和经典信息的时间间隔与信号发送指示信息中的第一发送指示信息和第二发送指示信息中对应的时间间隔相同。

上述步骤306中，如图3e和图3f所示，发送装置调制单元输出的经过调制的第一光信号进入第一偏振耦合器另一端，与第二光信号一起做偏振复用以及耦合，得到耦合后的光信号，最后输出到光纤。该步骤中由于通常的偏振耦合器无法提供足够的偏振隔离度，随路本振光信号会泄露到第一光信号的量子通道，从而产生很大的干扰，为了加大随路本振光信号和第一光信号的隔离度，通常会通过一个第一偏振分光器、第一法拉第反射镜和一段光纤来延迟第一光信号，使得第一光信号和随路本振光信号在时序上错开，从而增加两者的隔离度，减少随路本振光信号对第一光信号的干扰。光纤具体长度可根据具体应用场景制定，本发明实施例不做限制。

发送装置的主控单元用于生成随机序列、经典信息，还用于进行发送装置后处理，从而生成发送装置量子密钥。发送装置主控单元还包括一个QKD系统所需的其他部分内容，如通信接口、调制器控制接口、目的信令点编码(Destination Point Code，简称DPC)控制接口、性能检测与上报告警接口、真随机序列产生器等，在此不做详述。

可选地，上述方法中的衰减单元由多种实现方式，衰减单元为：

光可调衰减器；或者

接收第一光信号的第一光开关，与第一光开关连接的第一固定衰减器，与第一固定衰减器连接的第二光开关；或者

接收第一光信号的第一分光器，与第一分光器连接的第二固定衰减器，与第二固定衰减器连接的第三光开关；或者

接收第一光信号的第四光开关，与第四光开关连接的第三固定衰减器，与第三固定衰减器连接的第二分光器。

具体来说，第一光开关为1：2光开关，第二光开关为2:1光开关。图3g示例性示出了图3a的另一种可能的实现方式，图3g中衰减单元为接收第一光信号的第一光开关，与第一光开关连接的第一固定衰减器，与第一固定衰减器连接的第二光开关。可选地，第一分光器和第二分光器可为1:2分光器。

发送装置发送出耦合后的光信号之后，可选地，接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；接收装置的偏振分光单元对接收到的光信号进行处理，得到第三光信号和第四光信号；接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的调制单元输入调制信号；接收装置的调制单元根据输入的调制信号对接收到的第四光信号进行调制；接收装置的耦合单元对调制后的第四光信号和第三光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号；接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息。

其中，第四光信号为接收装置接收到的光信号被分光出的随路本振信号，第三信号为接收装置接收到的光信号被分光出的承载量子信息和经典信息的信号。第四光信号的光强度大于第三光信号的光强度。

下面对接收装置的方法流程进行详细说明。

接收装置接收到的光信号进入到接收装置的动态偏振控制器中，动态偏振控制器用于实时调整控制输入的光信号的偏振状态，以使从动态偏振控制器输出至偏振分光器的光信号在进行分光时，第三光信号完全从偏振分光器的其中一端输出，第三光信号，即随路本振光信号完全从另外一端输出。

随路本振光信号经过第三调制器进行测量基调制。第三调制器在接收装置的DSP单元的控制下进行调制。可选地，接收装置的第二主控单元产生信号接收指示信息，可选地，信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息。可选地，接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，具体包括：

接收装置的DSP单元接收到第一接收指示信息，则接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息；接收装置的DSP单元接收到第二接收指示信息，则接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为经典信息。

可选地，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的调制单元输入调制信号，具体包括：

接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，接收装置的DSP单元向接收装置的调制单元输入的调制信号为随机序列；接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，接收装置的DSP单元向接收装置的调制单元输入的调制信号为直流电平。

第三调制器输出的经过调制的第四光信号经过与发送装置相类似的装置，即经过第三偏振分光器和第二法拉第反射镜进行第四光信号延迟，以保证在输入到耦合器的第三信号和第四光信号时序上是对齐的。之后进入耦合单元中，耦合单元对调制后的第二光信号和第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号。可选地，耦合单元为2:2的耦合器，耦合器的两个输出端分别接平衡接收机的输入两端。

其中，干涉处理具体为光学干涉测量技术。随着激光这一高强度相干光源的发明，计算机等数字集成电路获取并处理干涉仪所得数据的能力大大提升，以及单模光纤的应用增长了实验中的有效光程并仍能保持很低的噪声，光纤干涉测量技术有了快速发展。进一步随着电子技术的发展，不必再去观察干涉仪产生的干涉条纹，而可以对相干光的相位差直接进行测量。

可选地，接收装置的DSP单元在根据当前需要接收的信息，向接收装置的平衡接收机单元输出增益值；平衡接收机单元将通过耦合单元输入的处理后的光信号转换为电信号，并使用增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内。由于平衡接收机所接收的处理后的光信号包括在时间上间隔的量子信息和经典信息，即平衡接收机需要分时接收弱光的量子信息和强光的经典信息，而接收装置的DSP允许输入的电信号的动态范围有限，因此需要通过平衡接收机对输入至DSP的光信号进行增益控制。增益值地预设范围为DSP所允许输入的电信号的幅值的范围。具体来说，接收装置的DSP包括一个用于采样检测平衡接收机输入电信号的ADC，一个用于检测输入信号幅值的RMS模块，该RMS模块输出用于调整平衡接收机内部的放大器的增益，使得其输入到ADC的信号幅度保持一致。

可选地，接收装置的DSP单元当指示为接收量子信息，量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列，则将输出信号切到量子信号测量单元进行数据处理，其处理完的数据称为原始量子信息，该原始量子信息输出到主控单元做接收装置后处理。

接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，对进行增益控制之后的电信号进行处理，当前需要接收量子信息时，接收装置DSP单元从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息；当前需要接收经典信息时，接收装置从经典信息中检测恢复出同步时钟并做时钟保持，该同步时钟信号是接收装置所有信号处理的同步时钟信号，之后接收装置DSP单元从进行增益控制之后的电信号中恢复出经典信息。接收装置DSP单元还依据接收到的信号恢复出同步时钟。可选地，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，接收装置的DSP单元将经典信息和量子信息发送给接收装置的主控单元，接收装置的主控单元根据经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。

接收装置的主控单元根据恢复出的经典信息和量子信息以及同步时钟，进行接收装置的后处理，恢复出接收装置的最终量子密钥。接收装置的主控单元还用于生成随机序列，用于使接收装置的DSP单元的第四DAC向第三调制器输出。接收装置主控单元还包括一个QKD系统所需的其他部分内容，如通信接口、调制器控制接口、DPC控制接口、性能检测与上报告警接口、真随机序列产生器等，在此不做详述。

为了更加详细描述上述方法流程，图3h示例性示出了发送装置各个单元发送信号的时序图；图3i示例性示出了接收装置各个单元发送信号的时序图。

如图3h所示，在t0时刻，发送装置的主控单元发出信号发送指示信息，信号发送指示信息包括第一发送指示信息和第二发送指示信息。第一发送指示信息为指示当前需要输出的信息为量子信息，第二发送指示信息为指示当前需要输出的信息为经典信息。第一发送指示信息为高电平，第二发送指示信息为低电平。

图3h中，发送装置的主控单元在t0时刻开始并持续发送第一发送指示信息，持续发送至(t0+T1)时，在(t0+T1)时刻开始并持续发送第二发送指示信息，在(t0+T1+T2)时刻开始并持续发送第一发送指示信息，在(t0+2×T1+T2)时刻开始并持续发送第二发送指示信息，在(t0+2×T1+2×T2)时刻开始并持续发送第一发送指示信息，在(t0+3×T1+2×T2)时刻开始并持续发送第二发送指示信息，以此类推。其中，t0、T1和T2可为任意值。

发送装置DSP向衰减单元所输出的衰减值，在信号发送指示信息的高电平对应区域输出高电压，以增大衰减值，即信号发送指示信息为高电平时，对应为图3h中衰减值的高电平部分；在信号发送指示信息的低电平对应区域输出低电压，以减小衰减值，即信号发送指示信息为低电平时，对应为图3h中衰减值的低电平部分。

发送装置DSP向第一调制器输出的调制信号，在信号发送指示信息的高电平对应区域输出随机序列1，在信号发送指示信息的低电平对应区域输出直流电平。发送装置DSP向第二调制器输出的调制信号，在信号发送指示信息的高电平对应区域输出随机序列2，在信号发送指示信息的低电平对应区域输出经典信息。随机序列1和随机序列2均可为高斯随机序列或离散随机序列。如此，经过上述衰减、调制等一系列的工作之后，发送装置所输出的光信号如图3h所示，在信号发送指示信息的高电平对应区域输出承载量子信息的量子信号，在信号发送指示信息的低电平对应区域输出承载经典信息的经典信号。也就是说发送装置所发送的是量子信息和经典信息时分复用的一个光信号，即发送装置所发送的信息为量子信息和经典信息时分复用的信息，量子信息和经典信息间隔发送。

如图3i所示，在接收装置，需要将输入的时分复用的量子信息和经典信息区别开来，并使用量子信息和经典信息分别进行数据恢复。在t1时刻，接收装置的主控单元发出信号接收指示信息，信号接收指示信息包括第一接收指示信息和第二接收指示信息。第一接收指示信息为指示当前需要接收的信息为量子信息，第二接收指示信息为指示当前需要接收的信息为经典信息。第一接收指示信息为高电平，第二接收指示信息为低电平。

图3i中，接收装置的主控单元在t1时刻开始并持续接收第一接收指示信息，持续接收至(t1+T1)时，在(t1+T1)时刻开始并持续接收第二接收指示信息，在(t1+T1+T2)时刻开始并持续接收第一接收指示信息，在(t1+2×T1+T2)时刻开始并持续接收第二接收指示信息，在(t1+2×T1+2×T2)时刻开始并持续接收第一接收指示信息，在(t1+3×T1+2×T2)时刻开始并持续接收第二接收指示信息，以此类推。其中，t1、T1和T2可为任意值。

接收装置DSP向第三调制器输出的调制信号，在信号发送指示信息的高电平对应区域输出随机序列，在信号发送指示信息的低电平对应区域输出直流电平。接收装置经过调制、耦合等一系列的工作之后，接收装置从承载经典信息的经典信号中恢复出经典信息，从承载量子信息的量子信号中恢复出原始量子密钥。接收装置所恢复的信息如图3h所示，在信号发送指示信息的高电平对应区域发送装置恢复出原始量子密钥，在信号发送指示信息的低电平对应区域发送装置恢复出经典信息。

本发明实施例中仅仅通过将量子信息和经典信息进行时分复用的方法，即可通过光纤或波长通道实现量子信息、协商信息和同步时钟信息等的传送，不需要增加硬件成本，降低了生成成本，且方法简单高效。

从上述内容可以看出：本发明实施例中，发送装置的DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；发送装置的光信号产生单元对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整发送装置的衰减单元输出的衰减值；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，向发送装置的调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；发送装置的衰减单元根据调整后的衰减值对第一光信号进行衰减，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对衰减后的第一光信号进行调制；或者，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对第一光信号进行调制，发送装置的衰减单元根据根据调整后的衰减值对调制后的第一光信号进行衰减；发送装置中的偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送耦合后的光信号。如此，发送装置输出的光信号包括时分复用的量子信息和经典信息，因此避免了现有技术中需要通过两个信道分别发送量子信息和经典信息的方式，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

图4示例性示出了本发明实施例提供的一种量子通信方法的流程示意图。

基于相同构思，本发明实施例提供一种量子通信方法，包括以下步骤：

步骤401，接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；

步骤402，接收装置的偏振分光单元对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；

步骤403，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的调制单元输入调制信号；

步骤404，接收装置的调制单元根据输入的调制信号对接收到的第二光信号进行调制；

步骤405，接收装置的耦合单元对调制后的第二光信号和第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号；

步骤406，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息。

可选地，量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

可选地，信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息；

接收装置的DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，具体包括：

接收装置的DSP单元接收到第一接收指示信息，则接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息；

接收装置的DSP单元接收到第二接收指示信息，则接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为经典信息。

可选地，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的调制单元输入调制信号，具体包括：

接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，接收装置的DSP单元向接收装置的调制单元输入的调制信号为随机序列；

接收装置的DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，接收装置的DSP单元向接收装置的调制单元输入的调制信号为直流电平。

可选地，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从调制后的第一光信号中恢复出量子信息和经典信息，具体包括：

接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的平衡接收机单元输出增益值；

平衡接收机单元将输入的处理后的光信号转换为电信号，并使用增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内；

接收装置的DSP单元从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息。

可选地，接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，还包括：

接收装置的DSP单元将经典信息和量子信息发送给接收装置的主控单元；

接收装置的主控单元根据经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。

从上述内容可以看出：本发明实施例中，接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；接收装置的偏振分光单元对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的调制单元输入调制信号；接收装置的调制单元根据输入的调制信号对接收到的第二光信号进行调制；接收装置的耦合单元对调制后的第二光信号和第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号；接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息。如此，则实现了通过量子接收机对承载有量子信息和经典信息的光信号的成功接收，并可根据该接收到的光信号，恢复出量子信息和经典信息，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

图5示例性示出了本发明实施例提供的一种用于量子通信的发送装置的结构示意图。

基于相同构思，本发明实施例提供一种用于量子通信的发送装置，发送装置5201包括DSP5208、衰减单元5206、调制单元5207和偏振耦合单元5209，可选地，还包括光信号产生单元5205和发送装置的处理器5203：

数字信号处理DSP，用于根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息；根据当前需要输出的信息，调整衰减单元输出的衰减值；根据当前需要输出的信息，向调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；

光信号产生单元，用于对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；

衰减单元，用于根据调整后的衰减值对输入的光信号进行衰减；

调制单元，用于根据输入的调制信号对输入的光信号进行调制；

偏振耦合单元，用于对经过先衰减后调制，或者先调制后衰减的第一光信号，以及第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送耦合后的光信号。

可选地，衰减单元为：

光可调衰减器；或者

接收第一光信号的第一光开关，与第一光开关连接的第一固定衰减器，与第一固定衰减器连接的第二光开关；或者

接收第一光信号的第一分光器，与第一分光器连接的第二固定衰减器，与第二固定衰减器连接的第三光开关；或者

接收第一光信号的第四光开关，与第四光开关连接的第三固定衰减器，与第三固定衰减器连接的第二分光器。

可选地，调制单元为一个或多个调制器。

可选地，光信号产生单元可为依次连接的产生电脉冲信号的电路、光源、和分光器。

可选地，偏振耦合单元由偏振分光器、法拉第反射镜和偏振耦合器组成。

发送装置的一种可能的实现方式如图3c所示。

可选地，量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

可选地，信号发送指示信息包括时分复用的第一发送指示信息和第二发送指示信息；

DSP，具体用于：

接收到第一发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为量子信息；

接收到第二发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为经典信息。

可选地，DSP，具体用于：

确定当前需要输出的信息为量子信息时，将衰减单元输出的衰减值调整至第一阈值以下；

确定当前需要输出的信息为经典信息时，将衰减单元输出的衰减值调整至第二阈值以上；

其中，第一阈值小于第二阈值。

可选地，DSP，具体用于：

确定当前需要输出的信息为量子信息时，向调制单元输入的调制信号为随机序列；

确定当前需要输出的信息为经典信息时，向调制单元输入的调制信号为经典信息。

可选地，调制单元包括第一调制器，以及与第一调制器连接的第二调制器；

DSP，具体用于：

在向调制单元输入的调制信号为随机序列时，向第一调制器和第二调制器输入的调制信号均为随机序列；

DSP，具体用于：

在向调制单元输入的调制信号为经典信息时，向第一调制器输入的调制信号为经典信息，向第二调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平；或者

在向调制单元输入的调制信号为经典信息时，向第一调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平，向第二调制器输入的调制信号为经典信息。

从上述内容可以看出：本发明实施例中，发送装置的DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；发送装置的光信号产生单元对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整发送装置的衰减单元输出的衰减值；发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，向发送装置的调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；发送装置的衰减单元根据调整后的衰减值对第一光信号进行衰减，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对衰减后的第一光信号进行调制；或者，发送装置的调制单元根据输入的调制信号对第一光信号进行调制，发送装置的衰减单元根据根据调整后的衰减值对调制后的第一光信号进行衰减；发送装置中的偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送耦合后的光信号。如此，发送装置输出的光信号包括时分复用的量子信息和经典信息，因此避免了现有技术中需要通过两个信道分别发送量子信息和经典信息的方式，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

图6示例性示出了本发明实施例提供的一种用于量子通信的接收装置的结构示意图。

基于相同构思，本发明实施例提供一种用于量子通信的接收装置，接收装置6202包括接收装置DSP6214、调制器6211，可选地，还包括平衡接收机单元6213、耦合单元6212、偏振分光单元6210、接收装置的处理器6204：

DSP，用于根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，根据当前需要接收的信息，向调制器输入调制信号；根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息；其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；

偏振分光单元，用于对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；

调制器，用于根据输入的调制信号对接收到的第二光信号进行调制；

耦合单元，用于对调制后的第二光信号和第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号。

可选地，平衡接收机单元可为平衡接收机。

可选地，耦合单元可由耦合器、偏振分光器和法拉第反射镜组成。

可选地，偏振分光单元可由动态偏振控制器和偏振分光器组成。

接收装置的一种可能的实现方式如图3d所示。

可选地，量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

可选地，信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息；

DSP，具体用于：

接收到第一接收指示信息，则确定当前需要接收的信息为量子信息；

接收到第二接收指示信息，则确定当前需要接收的信息为经典信息。

可选地，DSP，具体用于：

确定当前需要接收的信息为量子信息时，向调制器输入的调制信号为随机序列；

确定当前需要接收的信息为量子信息时，向调制器输入的调制信号为直流电平。

可选地，DSP，具体用于：

根据当前需要接收的信息，向平衡接收机单元输出增益值；从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息；

平衡接收机单元，用于将输入的处理后的光信号转换为电信号，并使用增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内。

可选地，DSP，还用于：

在根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，将经典信息和量子信息发送给处理器；

处理器，用于根据经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。

从上述内容可以看出：本发明实施例中，接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且量子信息和经典信息时分复用；接收装置的偏振分光单元对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向接收装置的调制单元输入调制信号；接收装置的调制单元根据输入的调制信号对接收到的第二光信号进行调制；接收装置的耦合单元对调制后的第二光信号和第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号；接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息。如此，则实现了通过量子接收机对承载有量子信息和经典信息的光信号的成功接收，并可根据该接收到的光信号，恢复出量子信息和经典信息，简化发送装置和接收装置的结构，减少发送装置和接收装置之间的信道数量。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理装置上，使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (25)

1.一种量子通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

发送装置的数字信号处理DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

所述发送装置的光信号产生单元对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述发送装置的所述DSP单元根据当前需要输出的信息，调整所述发送装置的衰减单元输出的衰减值；所述发送装置的所述DSP单元根据当前需要输出的信息，向所述发送装置的调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；

所述发送装置的所述衰减单元根据调整后的衰减值对所述第一光信号进行衰减，所述发送装置的所述调制单元根据输入的调制信号对衰减后的第一光信号进行调制；或者，所述发送装置的所述调制单元根据输入的调制信号对所述第一光信号进行调制，所述发送装置的所述衰减单元根据根据调整后的衰减值对调制后的第一光信号进行衰减；

所述发送装置中的偏振耦合单元将经过衰减和调制的第一光信号，以及所述第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送所述耦合后的光信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述信号发送指示信息包括时分复用的第一发送指示信息和第二发送指示信息；

所述发送装置的所述DSP单元根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元接收到所述第一发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为量子信息；

所述发送装置的所述DSP单元接收到所述第二发送指示信息，则所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息。

4.如权利要求1至3任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述发送装置的DSP单元根据当前需要输出的信息，调整所述发送装置的所述衰减单元输出的衰减值，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为量子信息时，将所述发送装置的所述衰减单元输出的衰减值调整至第一阈值以下；

所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息时，将所述发送装置的所述衰减单元输出的衰减值调整至第二阈值以上；

其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

5.如权利要求1至4任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述发送装置的所述DSP单元根据当前需要输出的信息，向所述发送装置的所述调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元确定当前需要输出的信息为量子信息时，所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的调制单元输入的调制信号为随机序列；

所述发送装置的DSP单元确定当前需要输出的信息为经典信息时，所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述调制单元输入的调制信号为经典信息。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调制单元包括第一调制器，以及与所述第一调制器连接的第二调制器；

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述调制单元输入的调制信号为随机序列，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述第一调制器和所述第二调制器输入的调制信号均为随机序列；

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述调制单元输入的调制信号为经典信息，具体包括：

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述第一调制器输入的调制信号为经典信息，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平；或者

所述发送装置的所述DSP单元向所述发送装置的所述第一调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息。

7.一种量子通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收装置的数据信号处理DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

所述接收装置的偏振分光单元对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，向所述接收装置的调制单元输入调制信号；

所述接收装置的所述调制单元根据输入的调制信号对接收到的所述第二光信号进行调制；

所述接收装置的耦合单元对调制后的第二光信号和所述第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号；

所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息；

所述接收装置的所述DSP单元根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，具体包括：

所述接收装置的所述DSP单元接收到所述第一接收指示信息，则所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息；

所述接收装置的所述DSP单元接收到所述第二接收指示信息，则所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为经典信息。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收装置的所述DSP单元根据当前需要接收的信息，向所述接收装置的调制单元输入调制信号，具体包括：

所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，所述接收装置的所述DSP单元向所述接收装置的所述调制单元输入的调制信号为随机序列；

所述接收装置的所述DSP单元确定当前需要接收的信息为量子信息时，所述接收装置的所述DSP单元向所述接收装置的所述调制单元输入的调制信号为直流电平。

11.如权利要求7至10任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息，具体包括：

所述接收装置的所述DSP单元根据当前需要接收的信息，向所述接收装置的平衡接收机单元输出增益值；

所述平衡接收机单元将输入的所述处理后的光信号转换为电信号，并使用所述增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内；

所述接收装置的所述DSP单元从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息。

12.如权利要求7至11任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述接收装置的DSP单元根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，还包括：

所述接收装置的所述DSP单元将所述经典信息和所述量子信息发送给所述接收装置的主控单元；

所述接收装置的所述主控单元根据所述经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。

13.一种用于量子通信的发送装置，其特征在于，包括：

数字信号处理DSP，用于根据信号发送指示信息，确定当前需要输出的信息；根据当前需要输出的信息，调整衰减单元输出的衰减值；根据当前需要输出的信息，向调制单元输入与需要输出的信息对应的调制信号；其中，需要输出的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

光信号产生单元，用于对产生的光脉冲信号进行分光处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述衰减单元，用于根据调整后的衰减值对输入的光信号进行衰减；

所述调制单元，用于根据输入的调制信号对输入的光信号进行调制；

偏振耦合单元，用于对经过先衰减后调制，或者先调制后衰减的第一光信号，以及所述第二光信号进行耦合，得到耦合后的光信号，并发送所述耦合后的光信号。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述信号发送指示信息包括时分复用的第一发送指示信息和第二发送指示信息；

所述DSP，具体用于：

接收到所述第一发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为量子信息；

接收到所述第二发送指示信息，则确定当前需要输出的信息为经典信息。

16.如权利要求13至15任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述DSP，具体用于：

确定当前需要输出的信息为量子信息时，将所述衰减单元输出的衰减值调整至第一阈值以下；

确定当前需要输出的信息为经典信息时，将所述衰减单元输出的衰减值调整至第二阈值以上；

其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

17.如权利要求13至16任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述DSP，具体用于：

确定当前需要输出的信息为量子信息时，向所述调制单元输入的调制信号为随机序列；

确定当前需要输出的信息为经典信息时，向所述调制单元输入的调制信号为经典信息。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述调制单元包括第一调制器，以及与所述第一调制器连接的第二调制器；

所述DSP，具体用于：

在向所述调制单元输入的调制信号为随机序列时，向所述第一调制器和所述第二调制器输入的调制信号均为随机序列；

所述DSP，具体用于：

在向所述调制单元输入的调制信号为经典信息时，向所述第一调制器输入的调制信号为经典信息，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平；或者

在向所述调制单元输入的调制信号为经典信息时，向所述第一调制器输入的调制信号为经典信息或直流电平，向所述第二调制器输入的调制信号为经典信息。

19.如权利要求13至18任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述衰减单元为：

光可调衰减器；或者

接收所述第一光信号的第一光开关，与所述第一光开关连接的第一固定衰减器，与所述第一固定衰减器连接的第二光开关；或者

接收所述第一光信号的第一分光器，与所述第一分光器连接的第二固定衰减器，与所述第二固定衰减器连接的第三光开关；或者

接收所述第一光信号的第四光开关，与所述第四光开关连接的第三固定衰减器，与所述第三固定衰减器连接的第二分光器。

20.一种用于量子通信的接收装置，其特征在于，包括：

数据信号处理DSP，用于根据信号接收指示信息，确定当前需要接收的信息，根据当前需要接收的信息，向调制器输入调制信号；根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息；其中，需要接收的信息为量子信息或经典信息，且所述量子信息和所述经典信息时分复用；

偏振分光单元，用于对接收到的光信号进行处理，得到第一光信号和第二光信号；

所述调制器，用于根据输入的调制信号对接收到的所述第二光信号进行调制；

耦合单元，用于对调制后的第二光信号和所述第一光信号进行干涉处理，得到处理后的光信号。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述量子信息为包括原始量子密钥的具有量子特性的光随机序列；

所述经典信息为包括协商信息、业务信息和同步时钟信号中的任一项或任几项的信息。

22.如权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述信号接收指示信息包括时分复用的第一接收指示信息和第二接收指示信息；

所述DSP，具体用于：

接收到所述第一接收指示信息，则确定当前需要接收的信息为量子信息；

接收到所述第二接收指示信息，则确定当前需要接收的信息为经典信息。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述DSP，具体用于：

确定当前需要接收的信息为量子信息时，向所述调制器输入的调制信号为随机序列；

确定当前需要接收的信息为量子信息时，向所述调制器输入的调制信号为直流电平。

24.如权利要求20至23任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述DSP，具体用于：

根据当前需要接收的信息，向平衡接收机单元输出增益值；从进行增益控制之后的电信号中恢复出量子信息和经典信息；

所述平衡接收机单元，用于将输入的所述处理后的光信号转换为电信号，并使用所述增益值对转换后的电信号进行增益控制，以使进行增益控制之后的电信号的幅值属于预设范围之内。

25.如权利要求20至24任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述DSP，还用于：

在根据当前需要接收的信息，从所述处理后的光信号中恢复出量子信息和经典信息之后，将所述经典信息和所述量子信息发送给处理器；

所述处理器，用于根据所述经典信息和量子信息进行后处理，确定出最终量子密钥。