[發(fā)明專利]量子密鑰分發(fā)時(shí)間比特-相位解碼方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811267189.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN109039625B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許華醒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04B10/70;H04B10/524;H04B10/532;H04B10/556
• 代理公司: 北京匯知杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11587
• 代理人: 董江虹;李潔

一種基于偏振正交旋轉(zhuǎn)的量子密鑰分發(fā)時(shí)間比特?相位解碼方法和裝置及相應(yīng)的系統(tǒng)。該方法包括：將輸入光脈沖分束為第一路和第二路光脈沖；對(duì)第一路光脈沖進(jìn)行相位解碼，對(duì)第二路光脈沖進(jìn)行時(shí)間比特解碼。對(duì)第一路光脈沖進(jìn)行相位解碼包括：將第一路光脈沖分束為在兩條子光路上傳輸?shù)膬陕纷庸饷}沖；將其相對(duì)延時(shí)后合束輸出，至少一條子光路包含至少一個(gè)偏振正交旋轉(zhuǎn)裝置，控制第一路光脈沖的兩個(gè)正交偏振態(tài)各自在分束至合束的過(guò)程中經(jīng)兩條子光路傳輸?shù)南辔徊钕嗖?π的整數(shù)倍，并對(duì)分束前的第一路光脈沖進(jìn)行相位調(diào)制或者在分束至合束的過(guò)程中對(duì)兩路子光脈沖之一進(jìn)行相位調(diào)制。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)環(huán)境干擾免疫的時(shí)間比特?相位編碼量子密鑰分發(fā)方案。

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，尤其涉及一種基于偏振正交旋轉(zhuǎn)的量子密鑰分發(fā)時(shí)間比特-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，能夠在用戶之間安全地共享密鑰，并可以檢測(cè)到潛在的竊聽(tīng)行為，可應(yīng)用于國(guó)防、政務(wù)、金融、電力等高安全信息傳輸需求的領(lǐng)域。

目前，地面量子密鑰分發(fā)主要基于光纖信道傳輸，而光脈沖在光纖量子信道傳輸過(guò)程中，因光纖制作存在截面非圓對(duì)稱、纖芯折射率沿徑向不均勻分布等非理想情況，以及光纖在實(shí)際環(huán)境中受溫度、應(yīng)變、彎曲等影響，產(chǎn)生隨機(jī)雙折射效應(yīng)。量子密鑰分發(fā)時(shí)間-相位協(xié)議采用一組時(shí)間基和一組相位基編碼，時(shí)間基采用兩個(gè)不同時(shí)間位置的時(shí)間模式來(lái)編碼，相位基采用前后光脈沖的兩個(gè)相位差來(lái)編碼。受光纖隨機(jī)雙折射的影響，光脈沖經(jīng)長(zhǎng)距離光纖傳輸后到達(dá)接收端時(shí)，其偏振態(tài)發(fā)生了隨機(jī)變化。時(shí)間-相位編碼中的時(shí)間基解碼不受偏振態(tài)變化的影響，然而相位基在干涉解碼時(shí)，因傳輸光纖和編解碼干涉儀光纖雙折射影響，存在偏振誘導(dǎo)衰落問(wèn)題，導(dǎo)致解碼干涉不穩(wěn)定，造成誤碼率升高，若增加糾偏設(shè)備，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，且對(duì)架空光纜、路橋光纜等強(qiáng)干擾情況難以穩(wěn)定應(yīng)用。對(duì)量子密鑰分發(fā)時(shí)間-相位編碼方案，如何解決時(shí)間比特-相位編碼量子密鑰分發(fā)應(yīng)用中相位基解碼時(shí)因偏振誘導(dǎo)衰落引起的相位解碼干涉不穩(wěn)定，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效地進(jìn)行相位干涉解碼是基于現(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

為解決上述問(wèn)題至少之一，本發(fā)明提出一種基于偏振正交旋轉(zhuǎn)的量子密鑰分發(fā)時(shí)間比特-相位解碼方法和裝置。

本發(fā)明提供至少以下技術(shù)方案：

1.?一種基于偏振正交旋轉(zhuǎn)的量子密鑰分發(fā)時(shí)間比特-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

按照量子密鑰分發(fā)協(xié)議，對(duì)所述第一路光脈沖進(jìn)行相位解碼并對(duì)所述第二路光脈沖進(jìn)行時(shí)間比特解碼，

其中，對(duì)所述第一路光脈沖進(jìn)行相位解碼包括：

將所述第一路光脈沖分束為兩路子光脈沖；以及

分別在兩條子光路上傳輸所述兩路子光脈沖，并將所述兩路子光脈沖作相對(duì)延時(shí)后合束輸出，

其中，在所述兩條子光路中的所述至少一條子光路中包含至少一個(gè)偏振正交旋轉(zhuǎn)裝置，所述偏振正交旋轉(zhuǎn)裝置被配置用于將經(jīng)其傳輸?shù)囊宦纷庸饷}沖的兩個(gè)正交偏振態(tài)分別進(jìn)行偏振正交旋轉(zhuǎn)，使得經(jīng)由該偏振正交旋轉(zhuǎn)裝置后，該一路子光脈沖的兩個(gè)正交偏振態(tài)中的每個(gè)偏振態(tài)分別變換成與其正交的偏振態(tài)，并且

其中控制所述第一路光脈沖的兩個(gè)正交偏振態(tài)中的一個(gè)偏振態(tài)在分束至合束的過(guò)程中經(jīng)所述兩條子光路傳輸?shù)南辔徊钆c另一個(gè)偏振態(tài)經(jīng)所述兩條子光路傳輸?shù)南辔徊钍沟脙蓚€(gè)相位差相差2π的整數(shù)倍，并且