[發明專利]基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法

有效

• 申請號: 201710757263.0
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107666353B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 黃鵬;汪超;曾貴華
• 申請（專利權）人: 上海循態信息科技有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/54;H04B10/548;H04B10/70;H04B10/85;H04L9/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法，其包括以下步驟：步驟一，脈沖源的產生；步驟二，相位參考信號與量子信號分離；步驟三，相位參考信號與量子信號偏振復用；步驟四，相位參考信號與量子信號分離；步驟五，雙路干涉檢測；步驟六，相位補償。本發明在接收端產生本振光，避免了竊聽者在信道中通過修改本振光而竊取信息，提高了系統的安全性。除此之外，通過發送實時的相位參考信號，使相位噪聲減少，降低了系統過噪聲，使安全碼率提升。另外通過雙路干涉探測，既增加了系統的速率，又使得不同信號的探測均不會飽和，系統性能提升。

技術領域

本發明涉及一種密鑰分發方案，具體地，涉及一種基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法。

背景技術

在計算機信息技術迅速發展的背景下，信息技術對信息安全性的要求日益增加。近年來，由于量子密鑰分發技術能夠在物理上保證通信的無條件安全性，而引起人們的廣泛關注。

量子密鑰分發技術整體上可分為兩大類：離散變量量子密鑰分發和連續變量量子密鑰分發。和離散變量量子密鑰分發相比，連續變量量子密鑰分發具有更高的碼率，因此，吸引了許多研究人員進行理論上和實驗上的大量研究。依賴量子力學的基本原理，連續變量的理論安全性已經被嚴格證明。然而，其實際安全性仍處于研究階段。而實際安全性的相關研究中，一個主要的問題就是本振光的問題：初始的連續變量量子密鑰分發協議需要將本振光從發送端發送到接收端與信號進行干涉，而竊聽者可以在信道中通過改變本振光達到竊取信息的目的。

為了彌補這一漏洞，一些研究人員提出了不傳輸本振光，而在接收端產生本振光的方案，該方案在一定程度上解決了傳輸本振光的漏洞問題，但該方案不足之處在于本地產生的本振光與信號光頻率不一致，相位變化大，因此會產生較大的相位噪聲。而較大的相位噪聲會引起較大的過噪聲，一旦過噪聲超過閾值，將無法從傳輸信息中提取密鑰。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法，其減少相位噪聲，提高系統的密鑰率。

根據本發明的一個方面，提供一種基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法，其特征在于，所述基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法包括以下步驟：

步驟一，脈沖源的產生；連續變量量子密鑰分發系統發送端通過窄線寬激光器產生連續光，并通過一個高消光比的強度調制器將連續光切割為脈沖光源；

步驟二，相位參考信號與量子信號分離；通過一個99：1的分束器將脈沖光源分為大功率的相位參考信號和小功率的量子信號；大功率的相位參考信號通過延時線與量子信號在時域上分離，小功率的信號光通過強度調制器和相位調制器進行高斯調制；

步驟三，相位參考信號與量子信號偏振復用；信號光和相位參考信號通過偏振合束器合并進行偏振復用傳輸到接收端；

步驟四，相位參考信號與量子信號分離；接收端接收到信號后，手動調節偏振控制器，將參考信號與量子信號通過偏振分束器分離；

步驟五，雙路干涉檢測；在接收端使用一個同頻率的激光器產生本振光，并與相位參考信號和量子信號分別進行相干檢測；

步驟六，相位補償；用測量得到的相位參考信號，對量子信號的相位漂移進行補償恢復，最后再進行原始密鑰的提取。

優選地，所述本振光是在本地產生。

優選地，所述基于相位補償的本地本振連續變量量子密鑰分發方法使用了兩個相干探測器，因此采用不同強度的本振光分別進行干涉。

優選地，所述相位參考信號是和量子信號同時產生的，因此其相位變化將和量子信號一致，起到實時監控量子信號的目的。

優選地，所述相位參考信號和量子信號通過時分復用和偏振復用技術盡可能地分開，降低兩路信號由于串擾而引起的過噪聲。