[發明專利]量子通信系統發送端的單光子水平檢測系統、方法及裝置

有效

• 申請號: 201810368534.8
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108737089B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張小建;吳鵬;劉國軍;李建岐;張梓平;孟凡博;葛維春;申揚;周旭
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網遼寧省電力有限公司;國家電網有限公司;國網遼寧省電力有限公司信息通信分公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 吳黎

1.一種量子通信系統發送端的單光子水平檢測系統，其特征在于，設置在所述量子通信系統的接收端，所述系統包括：

單光子探測裝置，用于獲取所述接收端在密鑰傳輸階段接收的信號態光脈沖中的單光子的個數；

光脈沖數獲取裝置，用于獲取在所述密鑰傳輸階段所述發送端發射的信號態光脈沖的個數；

計算裝置，用于根據所述信號態光脈沖中的單光子的個數和所述信號態光脈沖的個數計算所述發送端所發射光脈沖的單光子水平；

所述發送端所發射光脈沖的單光子水平α根據下列公式得到：

其中，n為在所述量子通信系統的接收端處接收的信號態光脈沖中的單光子的個數，M為所述量子通信系統的所述發送端發射的信號態光脈沖的個數，λ為預設系數；

所述預設系數λ根據下列公式得到：

其中，t_AB為所述發送端至所述接收端的量子通信信道的衰減系數，η_D為所述接收端處對單光子的探測效率。

2.根據權利要求1所述的量子通信系統發送端的單光子水平檢測系統，其特征在于，所述單光子探測裝置包括：

單光子探測器，用于獲取所述接收端所接收的光脈沖中的單光子的個數，并輸出單光子探測計數序列；

篩選裝置，用于從所述探測計數序列中篩選出信號態光脈沖中的單光子個數。

3.根據權利要求2所述的量子通信系統發送端的單光子水平檢測系統，其特征在于，所述篩選裝置包括：

信號類型識別模塊，用于識別出所接收的光脈沖中的同步光脈沖，并識別量子信號光脈沖的類型，輸出同步光脈沖序列、量子信號類型序列；其中，所述密鑰傳輸階段傳輸的光脈沖包括同步光脈沖、量子信號光脈沖，所述量子信號光脈沖包括信號態光脈沖、誘騙態光脈沖，所述信號態光脈沖用于實際傳輸密鑰，所述誘騙態光脈沖探測量子信道是否被竊聽或攻擊，所述同步光脈沖用于確認發送端發送了一次光脈沖；

調整模塊，用于調整所述單光子探測計數序列、所述量子信號類型序列分別與所述同步光脈沖序列對應；

篩選模塊，用于根據所述同步光脈沖序列和所述量子信號類型序列分析所述單光子探測計數序列中各個計數值對應的信號類型，并篩選出對應于信號態光脈沖對應的計數值。

4.一種量子通信系統發送端的單光子水平檢測方法，其特征在于，包括：

在密鑰傳輸階段，獲取在所述量子通信系統的接收端處接收的信號態光脈沖中的單光子的個數；

在所述密鑰傳輸階段，獲取所述量子通信系統的所述發送端發射的信號態光脈沖的個數；

根據所述信號態光脈沖中的單光子的個數和所述信號態光脈沖的個數計算所述發送端所發射光脈沖的單光子水平；

所述發送端所發射光脈沖的單光子水平α根據下列公式得到：

其中，n為在所述量子通信系統的接收端處接收的信號態光脈沖中的單光子的個數，M為所述量子通信系統的所述發送端發射的信號態光脈沖的個數，λ為預設系數；

所述預設系數λ根據下列公式得到：

其中，t_AB為所述發送端至所述接收端的量子通信信道的衰減系數，η_D為所述接收端處對單光子的探測效率。

5.根據權利要求4所述的量子通信系統發送端的單光子水平檢測方法，其特征在于，所述在密鑰傳輸階段，獲取在所述量子通信系統的接收端處接收的信號態光脈沖中的單光子的個數的步驟，包括：

獲取接收端的單光子探測計數序列；

獲取同步光脈沖序列、量子信號類型序列；其中，所述密鑰傳輸階段傳輸的光脈沖包括同步光脈沖、量子信號光脈沖，所述量子信號光脈沖的類型包括信號態光脈沖、誘騙態光脈沖，所述信號態光脈沖用于實際傳輸密鑰，所述誘騙態光脈沖探測量子信道是否被竊聽或攻擊，所述同步光脈沖用于確認發送端發送了一次光脈沖；

調整所述單光子探測計數序列、所述量子信號類型序列分別與所述同步光脈沖序列對應；

根據所述同步光脈沖序列和所述量子信號類型序列分析所述單光子探測計數序列中各個計數值對應的信號類型，并篩選出對應于信號態光脈沖中的單光子的個數。