之前的文章中对量子城域网进行了初步的介绍，可以看出量子城域网核心是实现两点之间的量子密钥分发，这里有一个很实际的问题，那就是我们不难看出，量子城域网建设中需要量子信道来承载量子信号，目前的试验网大多采用独立光纤（也叫裸光纤）实现。从工程实现视角来看，独立光纤安装或租赁费用非常昂贵，而且大规模应用量子密钥分发网络去拉专线也不现实。因此，在当前技术背景下，量子密钥分发与经典光通信融合可以说是必由之路，本文章讨论下量子密钥分发和经典光通信共纤传输的技术路线工程实践方法。

        之前讨论量子密钥分发原理的时候，我们知道Alice和Bob之间要实现量子密钥协商，理论上需要两条信道，一条是用于传输单光子量子态信息的量子信道，一条是进行基矢对比的经典信道。下图为量子保密通信设备连接示意图，可以直观的看到确实有两条信道。为什么呢？对原理侧感兴趣的同学可以看之前分享的量子密钥分发的文章哈。这里举一个直观的例子，在经典光纤信道中，每个通信回合用户会受到约1千万个光子，而量子信道每回合理论上就探测1个光子的量子态，所以可以想象如果直接放在一起传输，就好比Alice给Bob拉来8吨水，告诉Bob这里面有1滴水是被染色的，需要让Bob找出来。到这里我们就完全理解我们面对的问题是什么了，那就是要实现QKD与功率较强的经典光信号通道复用，在一根光纤上面既能传递量子信号，又能传递经典信号。

        那实际上要如何解决这个问题呢？主要要解决两个问题，一个是要使含有千万个光子的经典光脉冲与单光子脉冲之间有足够高的隔离度，确保单光子不被经典光淹没掉；另一个问题需要解决光线中的非线性噪声对量子信号光的影响；

        当前采用波分复用的方法实现QKD与经典光共纤传输。这个技术路线起源与1997年，Townsend用波分复用技术将QKD信号添加到现有光纤网络中。

        暂停一下，我们先搞清楚什么是波分复用？波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。其原理如下图所示。    

        这么来看从原理上并不复杂，在技术实现中主要考虑以下的技术要点。

        1.时域/频域滤波。在 QKD与经典光信号共纤传输时，需要采用高隔离度的波分复用器件和窄带滤波器件，来降低线性串扰和非线性噪声。这对器件的制作工艺要求很高，并且，过窄的滤波器件可能会对OKD信号光引入巨大衰减。在频域滤波的基础上，可以同时利用单光子探测器的有效门宽在时域上滤波，这里需要注意的是，时域和频域的同时滤波要满足时间带宽积的物理限制。

        2.降低经典信号光强。降低经典光信号的光功率是降低线性串扰和非线性噪声最有效的办法，但是在实际环境中，需要考虑经典光通信系统的功率预算。

        3.合理安排量子信号波长。面对不同的经典通信系统，选择合适的量子信号波长非常重要。可以增加量子和经典光信号的波长间隔，这是以牺牲路径损耗来降低噪声的方案，如:分配0波段给量子信号;此外，由于斯托克斯SRS噪声大于反斯托克斯噪声，所以可以将量子信号波长分配到短波长处;当经典信号通道等间隔时，量子信号波长要避免四波混频噪声，而四波混频噪声的抑制，还可以通过将量子和经典光信号处于偏振正交状态的方法，但是只适用于非偏振编码的 OKD 和经典通信系统。

         通过前文分析，我们知道通过量子-经典波分复用终端就可以实现量子信号与经典信号共纤传输。下图是两个国产波分复用终端，有兴趣的同学可以拓展了解。

        具体部署应用主要有以下步骤：

        一、光纤资源评估：
        1）评估现有光纤网络的可用性和质量，确保能够支持量子波分复用终端的部署。
        2）考虑光纤损耗、色散等因素对量子信号传输的影响。
        二、网络架构设计：
        1）设计包含量子波分复用终端的网络拓扑结构，确定节点间的连接方式和路由策略。
        2）考虑到量子通信的特殊性，可能需要设计冗余路径或备份方案，以提高网络的可靠性和容错能力。
        三、终端设备选择与配置：
        1）选择适合网络需求的量子波分复用终端设备，包括发射器、接收器和复用器等。
        2）配置终端设备的参数，如波长、带宽、输出功率等，以确保与现有通信网络的兼容性。
        四、部署与安装：
        1）在选定的网络节点上安装量子波分复用终端设备。
        2）进行光纤连接和接口对接，确保设备与现有通信网络的物理连接。
        五、系统调试与测试：
        1）对部署完成的量子波分复用终端进行调试和测试，包括信号传输质量、稳定性、安全性等方面的评估。
        2）根据测试结果进行必要的调整和优化。

        1.快速总结下本文，经典量子波分复用是一种将量子信号与经典信号通过波分复用器耦合到同一根光纤中实现共纤传输的技术，无需单独为量子信号铺设专用光纤，可以极大地节约投入成本、缩短量子加密业务上线周期.经典量子波分复用本质上也是一种波分复用技术，但相较于常规的波分复用具有特殊设计。

        2.量子信道的光纤能中断吗？我们都知道实际的光纤线路中，一根光纤连续不间断的传输很远不太现实，但是量子态又需要保持。这里给大家明确下，收发两侧的光纤支持跳接（无源光路转换），但是不能经过传输或光电转换设备。这里涉及到一个技术：光交换技术，后面将量子城域网关键技术的时候再展开。

        3.本文还有一些细节没有讨论清楚，近期补充上来。