×
04.06.2023
223.018.76bd

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ КВАНТОВОГО И ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОДНОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к оптической технике, а именно к устройствам фотонной квантовой связи. Техническим результатом является снижение влияния шумов при совместном распространении квантового и классического сигнала, снижение влияния нелинейных эффектов на совместное распространение классических и квантовых сигналов и, как следствие, увеличение пропускной способности квантового канала. Упомянутый технический результат достигается за счет совместного использования технологий плотного и грубого частотного уплотнения, передачи квантового канала на длине волны 1310±10 нм, а также комбинации использования в блоке отправителя управляемого аттенюатора и использования в блоке получателя оптического усилителя. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к оптической технике, а именно к устройствам фотонной квантовой связи.

Известно устройство квантовой рассылки ключа на боковых частотах, устойчивое к поляризационным искажениям сигнала в волоконно-оптических линиях связи [Патент RU 2747164 С1; 12.11.2019; МКИ: Н04В 9/08]. Недостатком представленного устройства является использование отдельно квантового и открытого канала для связи между блоками отправителя и получателя.

Известно устройство передачи квантовых и информационных каналов, работающее с использованием технологий плотного частотного мультиплексирования - DWDM [Заявка WO2020140849 A1; 31.12.2018; МКИ: Н04В 10/70]. В данном устройстве длина волны квантового канала помещена в С-диапазон длин волн (1535 нм - 1565 нм). Описываются известные виды шумов, присутствующих в подобных устройствах. В частности, рамановский шум и шум четырехволнового смешения. Для их контроля предлагается использовать, в том числе, неэквидистантные длины волн информационных каналов и аттенюаторы на стороне передатчика. Представленное устройство обладает следующими недостатками: высокий уровень влияния шума рамановского рассеяния, наведенного информационными каналами, а также служебным каналом и каналом синхронизации, на сигнал квантового канала, высокий уровень шума четырехволнового смешения.

Известны устройство передачи квантовых и классических сигналов по оптической сети [Патент US 7,248,695 В1; 24.07.2007; МКИ: H04K 1/00, H04L 9/00] и устройство совмещения оптического служебного канала и квантового канала [Патент US 7,809,268 В2; 05.10.2010; МКИ: H04J 14/02], в обоих устройствах используется технология плотного частотного мультиплексирования - DWDM и усилители на сторонах отправителя и получателя. Недостатком данных устройств является наличие шума из-за усиления спонтанного излучения в канале.

Предлагаемое изобретение является устройством, обеспечивающим распространение однонаправленных каналов квантового распределения ключа совместно с информационными каналами с частотным уплотнением в одном оптическом волокне.

Особенностями данного устройства являются совместное использование технологий плотного и грубого частотного уплотнения и передача однонаправленного квантового канала на длине волны 1310±10 нм, что позволяет существенным образом снизить влияние шума рамановского рассеяния, наведенного информационными каналами, а также служебным каналом и каналом синхронизации. Помимо этого, предлагаемое устройство содержит управляемый аттенюатор на стороне отправителя и оптический усилитель на стороне получателя. В отличие от устройства, представленного в [Заявка WO2020140849 A1; 31.12.2018; МКИ: Н04В 10/70], совместное использование управляемого аттенюатора и усилителя позволяет осуществить дополнительное снижение мощности информационных каналов и влечет за собой дополнительное снижение Рамановского шума и шума линейных перекрестных помех.

Техническая реализация блоков квантового распределения ключа отправителя и получателя остается неизменной, за исключением выбора длины волны источника излучения устройства (1310±10 нм). В то время как подход к организации каналов связи между блоками отправителя и получателя переработан.

В упрощенном виде работа устройства описывается следующим образом:

- отправитель осуществляет отправку квантовых сигналов через квантовый канал из блока квантового распределения ключа отправителя;

- однонаправленные сигналы из классических информационных каналов мультиплексируются при помощи DWDM-мультиплексора, затем ослабляются при помощи аттенюатора и после CWDM-мультиплексирования с квантовыми каналами от блока квантового распределения ключа отправителя поступают на канал связи;

- получатель на принимающей стороне при помощи CWDM-демультиплексора разделяет сигнал на квантовый и классический, квантовый сигнал поступает в блок квантового распределения ключа получателя;

- классический канал усиливается при помощи усилителя, затем сигналы демультиплексируются при помощи DWDM-демультиплексора и распределяются по информационным каналам.

Заявленное устройство делится на блок отправителя и блок получателя, соединенные волоконно-оптическим каналом связи. Блок отправителя содержит блок квантового распределения ключа отправителя, квантовый канал, информационные каналы, DWDM-мультиплексор, CWDM-мультиплексор и аттенюатор. Блок квантового распределения ключа отправителя посредством квантового канала соединен с одним из входных портов CWDM-мультиплексора. В свою очередь информационные каналы, данные в которых могут быть зашифрованы при помощи квантового распределения ключа, подключены к входным портам DWDM-мультиплексора, который соединен с управляемым аттенюатором, соединенным со вторым из входных портов CWDM-мультиплексора.

Выходной порт CWDM-мультиплексора подключен к каналу связи между блоками отправителя и получателя.

Блок получателя содержит блок квантового распределения ключа получателя, квантовый канал, информационные каналы, DWDM-демультиплексор, CWDM-демультиплексор, компенсатор дисперсии и усилитель. Подключенный к каналу связи CWDM-демультиплексор соединен с блоком квантового распределения ключа получателя посредством квантового канала, квантовый сигнал на который поступает с одного из выходных портов CWDM-демультиплексора. Классический сигнал со второго выходного порта CWDM-демультиплексора поступает на последовательно соединенные компенсатор дисперсии, усилитель, DWDM-демультиплексор. Сигналы с выходных портов DWDM-демультиплексора поступают на информационные каналы.

Описания заявленного устройства подаются в пояснительной форме и направлены на объяснение основных принципов работы изобретения и уточнение его отличий от ранее заявленных подобных изобретений. Фиг. 1 иллюстрирует функциональную схему заявленного устройства.

Изобретение реализует распространение каналов квантового распределения ключа совместно с однонаправленными информационными каналами с частотным уплотнением в одном оптическом волокне. Устройство разработано таким образом, что может быть собрано из стандартного телекоммуникационного оборудования. Ниже рассматривается оптическая схема устройства.

Как показано на Фиг. 1, заявляемое устройство состоит из блока отправителя битовой последовательности и блока получателя, соединенных при помощи волоконно-оптического канала связи, по которому совместно передаются классические и квантовые сигналы.

В блоке отправителя из блока квантового распределения ключа отправителя (1) квантовый сигнал на длине волны 1310±10 нм по квантовому каналу (2) поступает на один из входных портов CWDM-мультиплексора (3). Однонаправленные информационные каналы (4) в блоке отправителя, которые могут быть зашифрованы при помощи квантового распределения ключа, поступают на входные порты DWDM-мультиплексора (5). Сигнал из выходного порта DWDM-мультиплексора (5) подается на управляемый аттенюатор (б), соединенный при помощи классического канала (7) со вторым входным портом CWDM-мультиплексора (3). Сигнал из выходного порта CWDM-мультиплексора (3) поступает в волоконно-оптический канал связи (8) между блоками отправителя и получателя, в котором реализуется совместная передача классических и квантовых сигналов. Далее сигнал из волоконно-оптического канала связи (8) поступает на входной порт CWDM-демультиплексора (9), в котором происходит разделение излучения в зависимости от длины волны: квантовое излучение на длине волны 1310±10 нм с одного из выходных портов CWDM-демультиплексора (9) поступает по квантовому каналу (10) в блок квантового распределения ключа получателя (11), классическое излучение со второго выходного порта CWDM-демультиплексора (9) поступает по классическому каналу (12) на компенсатор дисперсии (13), подключенный к усилителю (14), сигнал из которого подается на входной порт DWDM-демультиплексора (15). Излучение из выходных портов DWDM-демультиплексора (15) подается на информационные каналы (16).

Преимуществами устройства являются совместное использование технологий плотного и грубого частотного уплотнения и передача квантового канала на длине волны 1310±10 нм, что снижает влияние шумов при совместном распространении квантового и классического сигнала, а также комбинация использования в блоке отправителя управляемого аттенюатора и использования в блоке получателя оптического усилителя, что позволяет существенно понизить мощность классического сигнала на стороне отправителя, что приводит к снижению влияния нелинейных эффектов на совместное распространение классических и квантовых сигналов и, как следствие, к увеличению пропускной способности квантового канала.

Устройство передачи квантового и информационных каналов в одном оптическом волокне, содержащее блок отправителя, включающий в себя блок квантового распределения ключа отправителя, соединенный квантовым каналом с первым входным портом мультиплексора, информационные каналы, соединенные с входными портами мультиплексора с плотным разделением длин волн (DWDM), выходной порт которого через аттенюатор подключен к второму входному порту мультиплексора, выходной порт которого подключен к волоконно-оптическому каналу связи; а также блок получателя, состоящий из подключенного к волоконно-оптическому каналу связи демультиплексора, один из выходных портов которого соединен с блоком квантового распределения ключа получателя посредством квантового канала, отличающееся тем, что мультиплексор и демультиплексор выполнены соответственно в виде мультиплексора с разреженным спектральным разделением каналов (CWDM) и демультиплексора с разреженным спектральным разделением каналов (CWDM), а между другим выходным портом CWDM-демультиплексора и входным портом DWDM-демультиплексора введены последовательно соединенные компенсатор дисперсии и усилитель, сигналы с выходных портов DWDM-демультиплексора поступают на информационные каналы, при этом сигнал по квантовому каналу передается на длине волны 1310±10 нм.
УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ КВАНТОВОГО И ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОДНОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ
УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ КВАНТОВОГО И ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОДНОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 436 items.
10.07.2015
№216.013.6010

Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для диагностики и мониторинга условий движения и интервального регулирования движения поездов по перегону. Система содержит стационарные центры радиоблокировки, подключенные к ЭВМ центра диспетчерского...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556133
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.65f0

Интеграционный информационный комплекс руководителя

Изобретение относится к информационным технологиям и может быть использовано руководителем для принятия решений на железнодорожном транспорте. Комплекс содержит автоматизированное рабочее место руководителя, на котором установлен процессор с подключенным к нему модулем запуска программ, модулем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557649
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.66bc

Микропроцессорная система регулирования напряжения тягового генератора тепловоза

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования напряжения тяговых генераторов в электрических тяговых системах тепловозов при автоматизированном режиме ведения состава. Микропроцессорная система регулирования напряжения тягового генератора тепловоза содержит дизель-генератор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557853
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.6ce7

Способ определения целесообразности проведения реостатных испытаний

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта. Способ заключается в оценке технического состояния ДГУ, в котором реостатные испытания проводят для тепловозов, имеющих отклонения параметров работы ДГУ от заданных более 5%, которые выявляют на основе анализа реостатных испытаний,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559437
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.08.2015
№216.013.6ff1

Система контроля местоположения поезда

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в системах управления движением поезда. Система содержит бортовой приемник спутниковой навигационной системы, блок привязки географических координат к трассе железнодорожной линии, бортовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560227
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.7a73

Расходомер роторный

Изобретение относится к гидравлическому оборудованию, а конкретно к средствам измерения расхода жидкостей, преимущественно повышенной вязкости и малых расходов. Расходомер состоит из корпуса с внутренней полостью и имеющимися внутри корпуса на поверхности полости выступами, с входным и выходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562936
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.10.2015
№216.013.8110

Единая система классификации и кодирования объектов технической эксплуатации железнодорожной телекоммуникационной инфраструктуры

Изобретение относится к единой системе классификации и кодирования (ЕСКК) объектов технической эксплуатации железнодорожной телекоммуникационной инфраструктуры. Технический результат заключается в автоматизации ведения централизованной ЕСКК. Система содержит сервер дистрибутива базы данных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564637
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.8433

Способ акустической обработки бандажа и колесного центра при сборке колесной пары

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ включает расточку бандажа, нагрев бандажа и установку бандажа на колесный центр. После или во время установки бандажа на колесный центр осуществляют акустическую обработку (озвучивание) бандажа и/или колесного центра. Техническая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565446
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.84ee

Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) электровоза состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565633
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.84ef

Способ защиты выпрямительной установки возбуждения электровоза на igbt модуле от коммутационных перенапряжений и выпрямительная установка возбуждения

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору напряжения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565634
Дата охранного документа: 20.10.2015
Showing 1-5 of 5 items.
10.06.2013
№216.012.475d

Способ сварки трением

Изобретение может быть использовано при производстве сварных деталей из однородных и разнородных материалов. Стадия нагрева стыкуемых поверхностей деталей включает периоды начального, основного и окончательного нагрева. Период начального нагрева осуществляют при давлении, достаточном для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483849
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.03.2015
№216.013.2faa

Способ записи оптической информации в стекле

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано для записи и хранения оптической информации в виде текста, изображений, штрих-кодов и цифровой битовой информации. Целью изобретения является увеличение скорости записи оптической информации в стекле и упрощение состава стекла....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543670
Дата охранного документа: 10.03.2015
13.04.2019
№219.017.0c7d

Устройство квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущей частоте модулированного излучения

Изобретение относится к криптографической технике, а именно к системам квантовой рассылки криптографического ключа. Устройство квантовой рассылки ключа на поднесущих частотах модулированного излучения отличается тем, что в приемном устройстве электрооптический фазовый модулятор в приемном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454810
Дата охранного документа: 27.06.2012
23.05.2023
№223.018.6bf7

Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к оптическому зондированию модуляторов

Изобретение относится к технике оптической связи. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости к оптическому зондированию модуляторов. Устройство содержит лазер, волоконный оптический изолятор, фазовый модулятор, перестраиваемый волоконный оптический аттенюатор, пассивный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002737956
Дата охранного документа: 07.12.2020
23.05.2023
№223.018.6c66

Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов

Изобретение относится к области фотонной квантовой связи. Технический результат заявляемого устройства заключается в обнаружении атак с навязыванием срабатываний однофотонному детектору устройств фотонной квантовой связи. Устройство передачи квантовых состояний состоит из блока отправителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002739051
Дата охранного документа: 21.12.2020
+ добавить свой РИД