[發(fā)明專利]連續(xù)變量量子密鑰分配系統(tǒng)的偏振補償實現(xiàn)裝置及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710267576.8
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107070560A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭迎;趙微;尹金玉;謝才浪;黃端;李飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/508;H04B10/54;H04B10/548;H04L9/08
• 代理公司: 北京高航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子密鑰分發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雙向調(diào)制相干態(tài)的連續(xù)變量量子密鑰分配系統(tǒng)的偏振補償實現(xiàn)裝置及其偏振補償實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

社會進入信息化時代，互聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)展，人們的生活和工作已經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)密不可分，特別是近年來電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子金融等廣泛的興起，在給人們提供極大便利的同時，對信息的安全性也提出挑戰(zhàn)，因此量子密碼學(xué)理論和技術(shù)已經(jīng)成為信息科學(xué)與技術(shù)的一個重要的研究領(lǐng)域。

量子通信有如下主要特點：(1)信息效率高量子信道中光量子的信息效率比經(jīng)典信道中光子的信息效率要高幾十倍。(2)在同等條件下，獲得可靠通信所需信噪比低。(3)量子隱形傳態(tài)非局域性，且與傳播媒質(zhì)無關(guān)。在對量子糾纏對中的一個光量子進行操作的同時，另外一個處于糾纏態(tài)的量子的態(tài)也會發(fā)生相應(yīng)的變化，這說明作為信息載體的物理量子本身并沒有被傳送，所送的是量子的態(tài)。(4)具有竊讀可知性，通信保密性好。根據(jù)量子不可克隆的特點，信息的量子比特或量子位一經(jīng)檢測就會產(chǎn)生不可還原的改變。用量子位傳遞加密信息若在到達預(yù)定接收者之前途中被竊取，預(yù)定接收者肯定能夠發(fā)現(xiàn)。(5)無電磁波輻射，通信隱蔽性好。量子通信是沒有經(jīng)典意義上的電磁輻射的，無論現(xiàn)有的無線電探測系統(tǒng)性能如何先進，對量子通信這種完全電磁靜默的通信目標(biāo)是無能為力的。所以量子通信是隱身通信的極好選擇。

當(dāng)前，量子密碼通信已從理論研究逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。根據(jù)實現(xiàn)方式的不同，主要分為離散變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)和連續(xù)變量密鑰分發(fā)系統(tǒng)。其中，離散變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)(DVQKD)是通過單光子來實現(xiàn)的。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)(CVQKD)比離散變量要晚一些，與離散變量不同的是，連續(xù)變量將信息編碼在連續(xù)的正則分量上，在每個比特上能夠比離散變量編碼更多的信息。采用的廣元可以使相干態(tài)、壓縮態(tài)或者糾纏態(tài)。

基于高斯調(diào)制相干態(tài)(GMCS)的方法是CVQKD系統(tǒng)的一個典型方法，并且這種方案已經(jīng)通過實驗實現(xiàn)。在以往的GMCS方案中，發(fā)送端產(chǎn)生一束信號光和一束本地本振光，然后將兩束光同時送入信道，因此兩束光在光纖中產(chǎn)生的偏振就是一致的。在接收端，接收方可以利用發(fā)送方發(fā)送的本地本振光對信號進行恢復(fù)。但是GMCS方案的一個最大缺點就是，本振光和信號光在信道中傳輸時，攻擊者可以利用發(fā)送方發(fā)送的本振光進行截取重發(fā)攻擊，從而降低系統(tǒng)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種連續(xù)變量量子密鑰分配系統(tǒng)的偏振補償實現(xiàn)裝置，推進了連續(xù)變量量子密碼的實用化，同時能有效抑制在量子通信過程中量子信號所受到的環(huán)境干擾以及人為攻擊，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供上述連續(xù)變量量子密鑰分配系統(tǒng)的偏振補償實現(xiàn)裝置的偏振補償實現(xiàn)方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，連續(xù)變量量子密鑰分配系統(tǒng)的偏振補償實現(xiàn)裝置，包括發(fā)送方和接收方，所述發(fā)送方包括：

激光器，用于產(chǎn)生脈沖激光，并發(fā)送至第一分束器；

第一分束器，用于將激光器產(chǎn)生的脈沖激光分為兩束，10％的一束作為信號光，90％的一束作為本振光；

第一偏振分束器，用于將本振光進行反射；

相位調(diào)制器，用于將通過第一偏振分束器的本振光進行相位調(diào)制，并發(fā)送至第四分束器；

強度調(diào)制器，用于將第一分束器產(chǎn)生的信號光進行幅度調(diào)制，然后發(fā)送至衰減器；

衰減器，用于將接收到的信號光能量進行衰減至量子水平，并發(fā)送至隔離器；

隔離器，用于保證信號穩(wěn)定，避免在傳輸過程中遇到的干擾；

第二偏振分束器，用于將通過隔離器的信號光透射后，送入量子信道；且將接收端返回的信號光通過第二偏振分束器反射送至第四分束器；

第四分束器，用于將信號光與本振光輸入至其兩個接口，然后進行零差檢測；

所述接收方包括：

第二分束器，用于將從信道傳輸過來的信號光分成兩束；

光檢測器，用于將第二分束器分離的一束光進行零差檢測，實時監(jiān)測調(diào)制方差的大小；

衰減器，用于將第二分束器分離的另一束光能量進行衰減至量子水平，并發(fā)送至第三分束器；

第三分束器，用于將通過衰減器的信號光分成兩束，分別通過相應(yīng)的相位調(diào)制器和法拉第鏡，通過法拉第鏡反射回來的兩束光再次通過第三分束器合成一束光；

相位調(diào)制器，用于將第三分束器分離的兩束光分別進行相位調(diào)制，并發(fā)送至法拉第鏡；

法拉第鏡，用于將光進行反射。

進一步的，所述激光器為連續(xù)激光器。