[發(fā)明專利]直流調(diào)制量子密鑰分發(fā)相位解碼方法和裝置及相應(yīng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811264237.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109039621B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許華醒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70;H04B10/524;H04B10/532;H04B10/556
• 代理公司: 北京匯知杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11587
• 代理人: 李潔;董江虹

本發(fā)明提出一種分偏振相差控制的直流調(diào)制量子密鑰分發(fā)相位解碼方法和裝置及相應(yīng)系統(tǒng)。該方法包括：將輸入光脈沖分束為第一和第二路光脈沖及分別對它們進(jìn)行相位解碼。對每路光脈沖進(jìn)行相位解碼包括：將其入射到包括分束器和合束器的干涉儀以將其分束為兩路子光脈沖，及分別沿干涉儀的兩臂傳輸這兩路子光脈沖并將它們作相對延時后由合束器合束輸出，其中控制該路光脈沖的兩個正交偏振態(tài)各自經(jīng)兩臂傳輸?shù)南辔徊钕嗖?π的整數(shù)倍；將第一路子光脈沖偏振分束為兩路偏振子光脈沖，沿兩條子光路傳輸兩路偏振子光脈沖然后將它們合束后沿第一臂傳輸至合束器；對每路光脈沖分束得到的兩路子光脈沖之一進(jìn)行直流相位調(diào)制。本發(fā)明的方案能夠抗偏振誘導(dǎo)衰落。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光傳輸保密通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分偏振相差控制的直流調(diào)制量子密鑰分發(fā)相位解碼方法、裝置及包括該裝置的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子保密通信技術(shù)是量子物理與信息科學(xué)相結(jié)合的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)和一次一密密碼原理，量子保密通信可在公開信道實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸。量子密鑰分發(fā)基于量子力學(xué)海森堡不確定關(guān)系、量子不可克隆定理等物理原理，能夠?qū)崿F(xiàn)在用戶之間安全地共享密鑰，并可以檢測到潛在的竊聽行為，可應(yīng)用于國防、政務(wù)、金融、電力等高安全信息傳輸需求的領(lǐng)域。

目前，量子密鑰分發(fā)的編碼方案主要采用偏振編碼和相位編碼。地面量子密鑰分發(fā)主要基于光纖信道傳輸，而光纖制作存在截面非圓對稱、纖芯折射率沿徑向不均勻分布等非理想情況，并且光纖在實(shí)際環(huán)境中受溫度、應(yīng)變、彎曲等影響，會產(chǎn)生隨機(jī)雙折射效應(yīng)。采用偏振編碼時，受光纖隨機(jī)雙折射的影響，偏振編碼的量子態(tài)經(jīng)長距離光纖傳輸后到達(dá)接收端時，光脈沖偏振態(tài)會發(fā)生隨機(jī)變化，造成誤碼率升高，導(dǎo)致需要增加糾偏設(shè)備，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，且對于架空光纜、路橋光纜等強(qiáng)干擾情況難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定應(yīng)用。相比偏振編碼，相位編碼采用前后光脈沖的相位差來編碼信息，在長距離光纖信道傳輸過程中能夠穩(wěn)定保持。然而對于相位編碼方案，在干涉解碼時，因傳輸光纖和編解碼干涉儀光纖雙折射的影響，存在偏振誘導(dǎo)衰落的問題，導(dǎo)致解碼干涉不穩(wěn)定。同樣，若增加糾偏設(shè)備，雖然只需要對一種偏振態(tài)進(jìn)行糾偏，但也會增加系統(tǒng)復(fù)雜度和成本。對于量子密鑰分發(fā)相位編碼方案，如何穩(wěn)定高效地進(jìn)行干涉解碼是基于現(xiàn)有光纜基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行量子保密通信應(yīng)用的熱點(diǎn)和難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提出一種分偏振相差控制的直流調(diào)制量子密鑰分發(fā)相位解碼方法和裝置，以解決相位編碼量子密鑰分發(fā)應(yīng)用中偏振誘導(dǎo)衰落引起的相位解碼干涉不穩(wěn)定的難題。

本發(fā)明提供至少以下技術(shù)方案：

1.一種分偏振相差控制的直流調(diào)制量子密鑰分發(fā)相位解碼方法，其特征在于，所述方法包括：

將入射的任意偏振態(tài)的一路輸入光脈沖分束為第一路光脈沖和第二路光脈沖；以及

分別對所述第一路光脈沖和第二路光脈沖按照量子密鑰分發(fā)協(xié)議進(jìn)行相位解碼，

其中，分別對所述第一路光脈沖和第二路光脈沖按照量子密鑰分發(fā)協(xié)議進(jìn)行相位解碼包括：

對于所述第一路光脈沖和第二路光脈沖中的每一路光脈沖，

將該路光脈沖入射到包括分束器和合束器的干涉儀，以由所述分束器將該路光脈沖分束為第一路子光脈沖和第二路子光脈沖；以及

分別沿所述干涉儀的第一臂和第二臂傳輸所述第一路子光脈沖和第二路子光脈沖，并將所述第一路子光脈沖和第二路子光脈沖進(jìn)行相對延時后由所述合束器合束輸出；

其中，對于至少沿所述第一臂傳輸?shù)乃龅谝宦纷庸饷}沖：將該第一路子光脈沖偏振分束為偏振態(tài)相互正交的兩路偏振子光脈沖，沿兩條子光路傳輸所述兩路偏振子光脈沖，然后將所述兩路偏振子光脈沖合束為所述第一路子光脈沖沿所述第一臂傳輸至所述合束器，

其中，控制該路光脈沖的兩個正交偏振態(tài)各自在所述干涉儀中經(jīng)所述第一臂和第二臂傳輸?shù)南辔徊钕嗖?π的整數(shù)倍，