基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法与流程

技术特征：
1.一种基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，由发送方和接收方执行，其特征在于所述方法将明文信息同时加载于多波长单光子序列，通过对多波长通道探测结果的冗余校验解译明文信息，通过纠错申请、反复重传实现全部信息传递。2.根据权利要求1所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述方法具体包括：步骤一、波分复用编码，利用数字通信信号调制多波长单光子序列的特定光学自由度，使并纤传输的多波长单光子序列同时携带明文信息；步骤二、冗余校验解码，通过波分复用器将多波长单光子序列分离至不同光学路径并分别用单光子探测器探测，比较各波长通道探测结果、校验误码率指标判断线路安全、将各波长同步结果解析为明文信息；步骤三、纠错反馈重传，接收方将未确定的无冗余校验和未获取的无探测结果的时序位置反馈给发送方提出纠错申请，发送方将剩余信息编码重传；步骤四、重复执行步骤一至三直至最终完成量子直接通信。3.根据权利要求1或2所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述方法将明文信息解译成数字通信信号，通过调制器调制多波长单光子序列的某个光学自由度。4.根据权利要求2所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述携带信息的光学自由度包括但不限于偏振方向、到达时间、相对相位，对应调制器类型分别为偏振调制器、可调谐延迟线、相位调制器。5.根据权利要求2所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述多波长单光子序列的调制自由度相同或不同；所述多波长单光子序列通过量子光频梳光源产生或通过多套波长不同的单光子源经波分复用和时间同步合束产生，传输信道既可为通信光纤，为大气、海水或其他自由空间介质。6.根据权利要求1所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述方法通过信息处理光路、波分复用器和单光子探测器探测各波长单光子序列响应，经过时间分析仪整合各波长响应结果。7.根据权利要求1或2所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述方法对于特定时序位置，当出现多个波长同时响应且响应结果一致时，此处解译的明文信息即为有效信息，当仅出现一个波长响应或无响应时，此处视为无效信息；判定响应结果一致的波长数量应不少于两个。8.根据权利要求1所述的基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法，其特征在于，所述接收方将无效信息对应时序位置编译成纠错请求通过经典信道回传给发送方，所述发送方将未送达明文信息重新编码传输；纠错请求格式采用与明文信息等长的二进制码或采用包含时序位置序号的变长二进制码；所述发送方重新发送完整的明文信息或剔除有效信息后发送剩余信息。9.一种实现如权利要求1-8所述基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法的系统，包括单光子探测器、时间分析仪、波分复用器、多个调制器、多个光纤、量子光频梳光源，其特征在于所述系统还包括：发送方模块，发送完整的明文信息或剔除有效信息后发送剩余信息；
接收方模块，将无效信息对应时序位置编译成纠错请求通过经典信道回传给发送方，将未送达明文信息重新编码传输；波分复用编码模块，利用数字通信信号调制多波长单光子序列的特定光学自由度，使并纤传输的多波长单光子序列同时携带明文信息；冗余校验解码模块，通过波分复用器将多波长单光子序列分离至不同光学路径并分别用单光子探测器探测，比较各波长通道探测结果、校验误码率指标判断线路安全、将各波长同步结果解析为明文信息；纠错反馈重传模块，纠错请求格式采用与明文信息等长的二进制码或采用包含时序位置序号的变长二进制码。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于冗余校验和纠错重传的量子直接通信方法、系统及存储介质，发送方用数字通信信号调制多波长单光子序列，并将携带信息的多波长单光子序列并纤传输；接收方通过信息处理光路、波分复用器和单光子探测器对多波长单光子序列进行探测，根据探测结果判断线路安全并解析明文信息；接收方利用经典信道将未获取明文信息的时序位置回传给发送方，发送方将对应明文信息重新编码发送；通过多次重复上述过程，最终实现以单光子为信息载体的全部信息传输。本发明通过冗余校验和纠错重传机制，能够有效克服以单光子为信息载体的量子直接通信因为传输损耗而造成的数据丢失，同时兼具量子通信普遍具备的安全等级，为构建实用化量子通信网络提供重要参考。化量子通信网络提供重要参考。化量子通信网络提供重要参考。


技术研发人员：杨林 郭凯 曹毅宁 任双印 保金桢
受保护的技术使用者：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所
技术研发日：2020.09.11
技术公布日：2022/3/11