[發明專利]一種用于量子密鑰分配系統中自適應光纖長度的延時補償方法

在審

• 申請號: 201611254401.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106788849A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王宇;劉夢捷;胡濱;姜英杰;黃敦峰
• 申請（專利權）人: 北京信息科學技術研究院;安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04B10/70;H04B10/077
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司11254
• 代理人: 郝學江

1.一種用于量子密鑰分配系統中自適應光纖長度的延時補償方法，實現該方法的裝置包括發送端、接收端以及位于兩者之間的單根光纖，所述發送端包括：處理器、定時器、經典光激光器、同步光激光器、量子光激光器、電控衰減器、波分復用器和經典光光探測器，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1) 光纖信道測距：

a)開啟發送端和接收端的定時器，

b)所述發送端利用經典光激光器發送一組光數據，在發送數據的同時，對發送端定時器進行采樣，記時間為T₁；

c) 接收端接收到這一組數據時，對接收端定時器進行采樣，記時間為T₂；

d）接收端對進入信號進行解析、封包，再回傳一組數據給發送端，并在發送的同時，對接收端定時器進行采樣，記時間為T₃；

e）發送端接收到回傳數據時，再次對發送端定時器進行采樣，記時間為T₄；

f）根據公式：，計算經典光在信道上的傳播時間：

g）根據公式：，計算該單根光纖信道的長度L，其中，C為光在真空的光速；

2)延時計算及補償：

h）根據色散系數公式，計算出1550nm波段范圍的色散系數M，其中，所述M₀為-0.095，λ₀是零色散波長，光纖中λ₀為1300nm；

i）根據公式，計算同步光和量子光在該光纖中的傳播時間的差值，其中所述λ₁為同步光波長，λ₂為量子光波長，

j）將同步光和量子光的傳播時間差，加載到同步光的通路，使得同步光與緊隨其后的量子光的間距補償結果為：T1’= T₁+ΔT，同步光與前一次的量子光的間距補償結果為：T3’= T₃-ΔT，其中，T1’和T3’分別為補償后的時間。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述測距之前，還包括經典光握手連接階段，其中,調節發送端電控衰減器的衰減，使得在發送最小的光功率的條件下，接收端誤碼率低于10^-6。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述延時計算及補償之后，還包括測試階段，通過查看此時系統誤碼率或測試接收端單光子探測器的暗計數，來測試補償的效果。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，測試接收端單光子探測器的暗計數時，關掉量子光激光器，僅發送同步光，判斷計數是否與單光子探測器的暗計數相同。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，發送端利用經典光激光器發送一組光數據為用于測距請求的以太網包，所述以太網包僅攜帶標識測距請求類型的信息；所述接收端回傳的一組數據為用于應答的測距返回包，該返回包攜帶標識測距應答類型的信息。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟d）的回傳數據中包括接收端定時器的兩次采樣結果T3和T2的差值。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟j）中，通過FPGA的觸發時鐘相移，或通過外部延時芯片的方式，加載到同步光的通路。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理器為FPGA。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，第一次運行量子密鑰分配設備時，先由FPGA進行光纖測距，然后將數據記錄在FLASH中，并根據不同光纖長度在發送端調整同步光、量子光的延時，對其進行相位補償。