[發明專利]一種量子密鑰分發強度調制器的電壓反饋方法

有效

• 申請號: 201910338843.5
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN111857207B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 湯艷琳;許穆嵐
• 申請（專利權）人: 科大國盾量子技術股份有限公司;上海國盾量子信息技術有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;G02F1/03;H04B10/54;G05D25/02;G05F1/46
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本申請提供一種QKD強度調制器電壓反饋方法，首先優化設置信號態、誘騙態和真空態所需要的調制電壓值，使得各個調制電壓值校準，并使得平均光功率隨強度調制器的直流控制端的直流電壓變化而變化，也即，平均光功率相對于直流控制端的直流電壓是敏感的，從而利用平均光功率對強度調制器的輸出功率進行反饋，由于平均光功率中同時包含了信號態、誘騙態和真空態的信息，在直流電壓反饋過程中，無需像現有技術中必須中斷QKD才能進行不同的電壓反饋，從而可以在校準調制電壓后，不中斷QKD的情況下，實時監測并反饋強度調制結果，綜合考慮了信號態、誘騙態和真空態的光強以及所占脈沖比例，無需單獨對某一種態的光強進行中斷監測，反饋效率高。

技術領域

本發明涉及量子保密通信領域，特別是提供了一種量子密鑰分發(Quantum KeyDistribution，QKD)強度調制器的電壓反饋方法。

背景技術

量子密鑰分發與經典密鑰體系的根本不同在于其采用單個光子或糾纏光子對作為密鑰的載體，由量子力學的基本原理保證了該過程的不可竊聽、不可破譯性，從而提供了一種更為安全的密鑰體系。

目前，由于單光子源技術還不能滿足實用要求，實用的量子密鑰分發系統采用的光源方案是將相干光源進行強衰減，得到弱相干光，這帶來的一個安全隱患就是，弱相干光源脈沖有一定的幾率同時含多個光子，這樣竊聽者可以進行分離光子數攻擊，為解決這個問題，人們提出了誘騙態的BB84量子密鑰分發協議來防御攻擊。

產生誘騙態的方案分為內調制和外調制兩種。例如內調制方案在光源上加載不同幅度的電流脈沖信號，產生不同強度的光信號，而外調制是使用例如電光強度調制器(以下簡稱IM)的器件來產生不同強度的光信號。由于不同幅度驅動電流在時域上的差別，內調制可能導致誘騙態在時域上存在差別，竊聽者就可以區分信號態和誘騙態。外調制方案是當前QKD系統中最常用的一種方案，同時也是高速QKD系統的應用趨勢。

外調制利用強度調制器對QKD的信號態、誘騙態以及真空態進行強度調制。基于Sagnac(薩格納克)干涉儀的強度調制器是相位自穩定的，但是存在系統頻率上限。若采用基于等臂的馬赫曾德(MZ)干涉原理的強度調制器，系統頻率的提升不受限制，但是MZ干涉儀的兩臂的相位差會敏感的受到環境的影響，因此，為了保證QKD的安全性以及QKD系統的穩定運行，須對強度調制器進行相位反饋，通常的做法是，中斷QKD，分別對QKD的信號態、誘騙態和真空態的強度和脈沖比例進行監測，然后反饋給MZ干涉儀的移相器(或者反饋給強度調制器IM的直流偏置端口)，校正相位漂移。

但是現有技術中對強度調制器的相位反饋要么需要中斷QKD，要么裝置結構復雜，流程也很復雜。因此，亟需提供一種不中斷QKD，且流程相對簡單的強度調制器電壓反饋方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種量子密鑰分發強度調制器的電壓反饋方法，以解決現有技術中QKD強度調制器相位反饋過程中，需要中斷QKD或者流程復雜的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種量子密鑰分發強度調制器的電壓反饋方法，應用于QKD系統中，所述QKD系統包括激光器、強度調制器、分束器、光電探測模塊、反饋算法模塊和強度調制器直流控制端電壓驅動模塊；所述強度調制器包括直流控制端和射頻控制端；

所述電壓反饋方法包括：

優化設置所述QKD系統中，信號態、誘騙態和真空態對應的所述強度調制器射頻控制端的調制電壓值，所述信號態對應的射頻控制端的調制電壓值對應的調制相位范圍為[10％π,90％π]，使得所述強度調制器輸出的實際平均光功率隨所述直流控制端直流電壓的變化而變化；

標記所述強度調制器輸出的目標平均光功率；

獲取所述強度調制器輸出的實際平均光功率；

判斷所述實際平均光功率與所述目標平均光功率是否相同；