[發(fā)明專利]一種基于快速偏振反饋的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310664819.3
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103618597B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷煜卿;周靜;陳希;武宏宇;邢寧哲
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;中國電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;科大國盾量子技術(shù)股份有限公司;國網(wǎng)冀北電力有限公司通信管理中心
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，具體涉及一種基于快速偏振反饋的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子保密通信與經(jīng)典加解密相比，其保密通信原理是無條件安全的。將量子保密通信運(yùn)用于電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以確保電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心數(shù)據(jù)安全。量子保密通信通常使用光纖信道作為傳輸途徑；然而在電力網(wǎng)中，光纖鏈路通常采用架空光纜鋪設(shè)；使用架空光纜傳輸QKD信號時，由于光纜本身的行業(yè)特點以及電力架空線路通常鋪設(shè)在幾十米高的鐵塔上，線路受到大風(fēng)、霜凍等天氣環(huán)境的擾動，使電力架空線路中光偏振發(fā)生劇烈變化，這對使用單光子偏振態(tài)作為密鑰成碼的量子密鑰分配系統(tǒng)造成很大的影響，甚至導(dǎo)致電力架空線路無法正常工作。因此，提供一種能夠在電力架空環(huán)境下確保量子保密穩(wěn)定、可靠通信的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種基于快速偏振反饋的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在電力架空光纜兩端的量子密鑰分發(fā)發(fā)射裝置和量子密鑰分發(fā)接收裝置；所述量子密鑰分發(fā)發(fā)射裝置包括通過單模光纖分別與光環(huán)行器相連的QKD發(fā)射端和快速偏振反饋接收端；所述量子密鑰分發(fā)接收裝置包括通過單模光纖分別與光環(huán)行器相連的QKD接收端和快速偏振反饋發(fā)射端；

所述QKD接收端用于接收量子密鑰；所述快速偏振反饋發(fā)射端用于發(fā)射和調(diào)制線偏振光；所述QKD發(fā)射端用于發(fā)射所述量子密鑰；所述快速偏振反饋接收端用于接收和解調(diào)所述線偏振光。

優(yōu)選的，所述量子密鑰分發(fā)發(fā)射裝置的光環(huán)行器通過所述單模光纖與所述電力架空光纜相連；所述量子密鑰分發(fā)接收裝置的光環(huán)行器通過單模光纖與電控偏振控制器相連；所述快速偏振反饋接收端通過反饋回路與所述電控偏振控制器相連；所述電控偏振控制器通過單模光纖與所述電力架空光纜相連；

所述電控偏振控制器依據(jù)所述快速偏振反饋接收端輸出的偏振參考光測試數(shù)據(jù)反饋補(bǔ)償所述電力架空光纜中的所述線偏振光；

優(yōu)選的，所述快速偏振反饋接收端通過激光器輸出的線偏振光作為偏振反饋參考光，所述線偏振光的偏振度為1；

優(yōu)選的，所述電控偏振控制器為壓電陶瓷擠壓光纖型偏振控制器；所述電控偏振控制器包括依次設(shè)置在光纖傳輸方向上的0°壓電陶瓷擠壓件、45°壓電陶瓷擠壓件和0°壓電陶瓷擠壓件；

優(yōu)選的，所述電控偏振控制器的偏振反饋控制方法為：

步驟1：依據(jù)所述偏振參考光測試數(shù)據(jù)設(shè)置電控偏振控制器擠壓軸的偏壓值，量子密鑰傳輸信號的入射偏振態(tài)依據(jù)所述偏壓值改變傳輸方向；所述偏壓值不超過所述電控偏振控制器擠壓軸的驅(qū)動電壓；

步驟2：獲取單光子探測器的光子計數(shù)值C_r；

步驟3：將所述光子計數(shù)值C_r與閾值C_th進(jìn)行比較；若C_r≥C_th，則返回步驟1設(shè)置另一個所述電控偏振控制器擠壓軸的偏壓值，執(zhí)行步驟2；若C_r＜C_th，則結(jié)束偏振反饋控制；

優(yōu)選的，所述電控偏振控制器擠壓軸包括0°擠壓軸、45°擠壓軸和0°擠壓軸；依次增加三個所述電控偏振控制器擠壓軸的偏壓值，從而獲得滿足C_r＜C_th的所述偏壓值，所述入射偏振態(tài)依據(jù)所述偏壓值改變傳輸方向。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：

1、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用與正常QKD相反的光纖鏈路用于快速偏振跟蹤反饋，能夠迅速檢測架空光纜中的量子密鑰傳輸信號的偏振變化并補(bǔ)償該變化量，保證架空光纜另一端的QKD設(shè)備正常工作；

2、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用光環(huán)行器耦合偏振反饋光和量子密鑰分發(fā)信號光，可以實現(xiàn)不同方向上傳輸同一波長的偏振參考光，以保證偏振變化對波長的一致性；

3、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用快速偏振反饋發(fā)射端發(fā)射和調(diào)制線偏振光；快速偏振反饋接收端接收和解調(diào)線偏振光，可以與QKD密鑰分發(fā)的同時，實現(xiàn)線路偏振的穩(wěn)定，而不中斷QKD系統(tǒng)，提高密鑰分發(fā)的效率；

4、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用電控偏振控制器依據(jù)快速偏振反饋接收端輸出的偏振參考光測試數(shù)反饋補(bǔ)償電力架空光纜中的線偏振光，實現(xiàn)快速的偏振補(bǔ)償功能，且電控偏振控制器插損損耗低，不影響QKD系統(tǒng)整體鏈路插損；