[發明專利]本地主動相位補償方法及系統

有效

• 申請號: 201810245079.2
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108462576B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 王金東;戚展彤;龐華健;曹江濤;彭晶晶;蘭立新;劉子豪;鄭如雪;魏正軍;聶瑞華;張智明
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/548;H04B10/508;H04B10/70
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 張海洋

本發明提供了本地主動相位補償方法及系統，涉及量子保密通信技術領域，包括：基于無源時域控制和單光子計數反饋的方法，將補償過程及分發過程分配在不同的時域進行，即：在第一時域進行A端本地主動相位補償，在第二時域進行B端本地主動相位補償，在第三時域進行密鑰分發過程，從而縮短掃描與分發過程的轉換時間，降低光學系統的復雜度，減少噪聲干擾，使整個系統的工作更加高效。

技術領域

本發明涉及量子保密通信技術領域，尤其是涉及本地主動相位補償方法及系統。

背景技術

現如今，密碼技術已經滲透到我們日常生活中的方方面面，所以信息安全的問題不僅關乎到個人的利益，更關乎國家的安全以及社會的安定。量子密鑰分發的基礎是量子力學基本原理，被證明理論上能實現絕對的安全通信，但實際的量子密鑰分發系統存在著一定的安全漏洞。在量子密鑰分發系統中會因為各種原因引起相位漂移。相位漂移是量子密鑰分配系統中誤碼和不穩定性的重要來源之一，量子密鑰分配系統的穩定性是也是影響其實用性能的重要因素之一。

現有技術中的運用強光掃描的本地主動相位補償方案：通過光開關的切換，實現Alice(簡稱為A)和Bob(簡稱為B)兩端的本地主動相位補償及密鑰分發過程。該方案由于信號發送端與接收端臨時工作點的確定都完全在本地完成，從而避免了在經典信道中交換信息的過程，使得EVE無法獲取相位信息，提高了系統安全性，然而，在量子密鑰分發系統中，系統的總過程需要控制在較短時間內，而在這套方案中，在本地主動相位補償系統中使用強參考光進行主動相位補償，并使用了有源器件光開關切換兩端本地主動相位補償過程及密鑰分發過程的裝置，增加了掃描與分發過程的轉換時間，增加了光學系統的復雜度，也可能引起噪聲干擾，降低了整個系統的工作效率。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供本地主動相位補償方法及系統，以以避免使用光開關，減少掃描與分發過程的轉換時間，降低光學系統的復雜度，減少引起噪聲干擾，使整個裝置系統的工作更加高效。

第一方面，本發明實施例提供了一種本地主動相位補償方法，其中，包括：

第一控制器在第一時域控制第一強度調制器將激光連續光源調制成第一光脈沖，所述第一光脈沖用于A端主動相位補償，所述第一光脈沖通過第一光分束耦合器并被分為兩束分別沿A端短臂光纖與A端長臂光纖進行傳輸，兩束光脈沖分別由第一法拉第鏡和第二法拉第鏡反射后發生疊加并在部分疊加區域進行干涉，其中，第一光脈沖的脈寬大于脈沖經過光纖干涉環的A端長臂光纖與A端短臂光纖時所引起的時間差；

所述第一控制器將掃描電壓從最小調相電壓以預設步長掃描到最大調相電壓，在每個調相電壓下利用第一單光子探測器多次探測干涉部分光脈沖的單光子數并進行累計計數，以及根據多個調相電壓和相應的單光子數掃描出第一單光子干涉曲線，并獲取所述第一單光子干涉曲線的四個第一工作點；

第二控制器根據來自所述第一控制器的第一觸發信號調節延遲時間并在第二時域控制第二強度調制器將激光連續光源調制成第二光脈沖，所述第二光脈沖用于B端主動相位補償，所述第二光脈沖通過第三光分束耦合器并被分為兩束分別沿B端短臂光纖與B端長臂光纖進行傳輸，兩束光脈沖分別由第三法拉第鏡和第四法拉第鏡反射后發生疊加并在部分疊加區域進行干涉，其中，第二光脈沖的脈寬大于脈沖經過光纖干涉環的B端長臂光纖與B端短臂光纖時所引起的時間差；

所述第二控制器將掃描電壓從最小調相電壓以預設步長掃描到最大調相電壓，在每個調相電壓下利用第一單光子探測器多次探測干涉部分光脈沖的單光子數并進行累計計數，以及根據多個調相電壓和相應的單光子數掃描出第二單光子干涉曲線，并獲取所述第二單光子干涉曲線的四個臨時工作點；