机会式量子密钥分发:利用经典波分复用系统的闲置容量

虽然量子密钥分发(QKD)已在实验室环境中得到验证,但大规模实施需要与现有基础设施整合。本文提出了一种机会型QKD框架,利用空闲频谱容量(即经典光纤中未使用的信道)执行QKD,同时优先保障经典通信流量。为减轻经典信号与量子信号共传时的串扰,该研究团队要求在两类信号间设置未使用信道的保护间隔。该模型采用随机流量建模方法,包含确定性昼夜循环和分数高斯噪声。基于80波道WDM系统的蒙特卡洛模拟显示,根据流量状况,45%-65%的闲置频谱可被重新分配用于QKD。该团队还建立了包含“可用态”与“恢复态”的密钥池模型,并将可靠性阈值定义为3σ耗尽临界值。研究发现缓冲重置水平存在权衡:提高缓冲重置水平可延长可靠性阈值,但会线性增加恢复时间,导致更长的服务“盲窗期”。此外,模拟结果表明首次通过时间服从重尾分布,可通过结合昼夜趋势与双山过渡函数的复合模型精确表征。该框架使网络运营商能针对实际环境中的具体服务等级协议(SLA)优化缓冲参数。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-14 17:16

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