机会主义QKD：利用经典WDM系统的闲置容量
量子物理
2026-04-15 v1
摘要
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集成。本文提出一种机会主义QKD框架，利用经典光纤中的闲置频谱容量，即未使用的信道，对QKD进行配置，同时优先处理经典流量。为缓解经典和量子信号共传输期间的串扰，我们要求在经典和量子信号之间保留一条未使用的信道的护栏。我们提出了一种随机流量模型，具有确定性的昼夜循环和分数Gaussian噪声。对80信道WDM系统进行蒙特卡洛仿真，显示在不同流量条件下，可复用45%-65%的未占用频谱进行QKD。我们还构建了一种密钥储备模型，包含可用状态和恢复状态。我们定义了可靠性视界作为3σ耗尽阈值。我们发现，缓存重置水平之间存在权衡：增加缓存重置水平可延长可靠性视界，但线性增加恢复时间，导致更长的服务“黑暗窗口”。此外，仿真表明，首次到达时间遵循重尾分布，这一分布可由包含昼夜趋势和双希尔顿过渡函数的复合模型准确描述。该框架使网络运营商能够针对特定的服务级别协议(SLA)在实际环境中优化缓存参数。
引用
@article{arxiv.2604.12982,
title = {Opportunistic QKD: Exploiting Idle Capacity of Classical WDM Systems},
author = {Sumit Chaudhary and Pere Munar Vallespir and Alonso Viladomat Jasso and Janis Nötzel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.12982},
year = {2026}
}