[發明專利]一種量子密鑰分配系統中相位調制器半波電壓的補償方法

有效

• 申請號: 201611254402.X
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106656491B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王宇;張啟發;景傳明;李晨曦;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: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/50;H04B10/524;H04B10/548;H04B10/80
• 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

本發明屬于量子密碼技術領域，具體涉及一種量子密鑰分配系統中相位調制器半波電壓的補償方法，裝置包括：發送端和接收端，其中，所述發送端包括：DFB激光器、光強調制器、電控衰減器、光環形器、馬赫曾德干涉儀、光電探測器、FPGA、法拉第邁克爾遜干涉儀、光隔離器和波分復用器，所述接收端包括：波分復用器、光隔離器、法拉第邁克爾遜干涉儀和單光子探測器；方法：先得到發送端相位調制器的相位與電壓加載關系，再進行量子密鑰分配發送兩干涉儀技術探測，再FPGA提取計數分析歸納，再根據相位電壓關系進行補償。本發明通過閉環監測實時跟蹤相位調制器的電壓?相位關系漂移的問題，并實時進行補償，提高了半波電壓的測量精度。

技術領域

本發明屬于量子密碼技術領域，具體涉及一種基于量子密鑰分配系統對相位調制器半波電壓進行補償的裝置及方法。

背景技術

基于法拉第邁克爾遜（F-M）干涉環的量子密鑰分配系統中，相位調制器的相位加載準確與否，直接影響到系統的整體性能。當相位調制器加載的半波電壓值有所波動時，造成系統的誤碼率升高，降低密鑰生成率，并且嚴重影響成碼的隨機性。針對半波電壓值的波動，對發送端和接收端均實時進行掃描，會降低系統的效率。實際的設備運行時，通過采用固定發送端半波電壓值不變，實時掃描接收端4相位電壓。針對半波電壓值的波動，通常是通過掃描模式，采用極值法尋找相位調制器的半波電壓，固定一端的相位調制器加載電壓，掃描另一端，通過最大值和最小值來確定相位調制器的半波電壓。此方法是基于發送端相位調制器電壓-相位關系穩定的前提，但該電壓-相位關系存在漂移現象，因此接收端和發送端任何一方存在漂移現象都會引入誤差；而且采用極值法只能粗略的測量相位調制器的半波電壓，導致發送端相位電壓加載存在誤差，無法實現更高的精度。因此如何設計一種對相位電壓進行補償，提高相位電壓精度的裝置及方法成為本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了基于量子密鑰分配系統對相位調制器半波電壓進行補償的裝置及方法，本發明對通過對單端相位調制系統進行改進，提高了量子密鑰分配中相位調制的半波電壓加載精度，同時在量子密鑰分配過程中，通過閉環監測實時跟蹤相位調制器的電壓-相位關系漂移的問題，并實時進行補償，實現了單端相位糾偏。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：本發明提出了一種基于量子密鑰分配系統對相位調制器半波電壓進行補償的裝置，根據本發明的實施例，包括：發送端和接收端，其中，所述發送端包括：DFB激光器、光強調制器、電控衰減器、法拉第邁克爾遜干涉儀、光隔離器和波分復用器，其中，所述DFB激光器與所述光強調制器相連，用于產生脈沖光，所述光強調制器分別與所述DFB激光器和電控衰減器相連，用于對脈沖光進行信號態和誘騙態調制變為脈沖光信號，所述電控衰減器分別與所述光強調制器和光環形器相連，用于將所述光脈沖信號衰減成單光子信號，所述法拉第邁克爾遜干涉儀分別與所述光環形器和光隔離器相連，用于對單光子信號產生干涉，所述光隔離器分別與所述法拉第邁克爾遜干涉儀和波分復用器相連，用于使單光子信號單向導通，所述發送端還包括：光環形器、馬赫曾德干涉儀、光電探測器和FPGA，其中，所述光環形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口與第二端口形成第一通道，所述第二端口和第三端口形成第二通道，所述第一端口與所述電控衰減器相連，所述第二端口與所述法拉第邁克爾遜干涉儀中的光分束器相連，所述第三端口與所述馬赫曾德干涉儀相連，用于使經所述第一通道傳輸至所述法拉第邁克爾遜干涉儀中進行干涉的單光子信號再經所述第二通道傳輸至所述馬赫曾德干涉儀中再次進行光子干涉，所述馬赫曾德干涉儀包括：第一光分束器和第二光分束器，所述第一光分束器和第二光分束器通過光纖延時線相連，用于對單光子信號進行延時處理，所述光電探測器分別與所述第二光分束器和FPGA相連，用于對單光子信號進行探測且轉換成電信號。

發明人發現，通過本發明所述的裝置和方法，在量子密鑰分配過程中，通過閉環監測實時跟蹤相位調制器的電壓-相位關系漂移的問題，并實時進行補償，實現了單端相位糾偏，同時不會對系統引入性能上的負面影響，也不會對系統造成效率下降，提高了半波電壓的測量精度，同時量子密鑰分配系統更穩定，對環境的適應性更強。