[發(fā)明專(zhuān)利]自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910430066.7
• 申請(qǐng)日: 2019-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110113163B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃鵬;柴庚;汪超;曾貴華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海循態(tài)信息科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L9/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L9/08;H04B10/516;H04B10/70
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)，包括：使用高斯調(diào)制對(duì)量子信號(hào)光進(jìn)行調(diào)制，將調(diào)制后的量子信號(hào)光與本振光耦合得到耦合光，通過(guò)自由空間信道發(fā)送所述耦合光；接收所述耦合光，將所述耦合光中的量子信號(hào)光與本振光分離；獲取部分分離得到的本振光，根據(jù)本振光的波前相位校正分離得到的量子信號(hào)光。本發(fā)明可以減弱大氣效應(yīng)的影響、提升連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于自適應(yīng)光學(xué)的自由空間高斯調(diào)制連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)是有別于傳統(tǒng)通信的一項(xiàng)技術(shù)，其主要利用測(cè)不準(zhǔn)原理和量子態(tài)不可克隆定理來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的無(wú)條件安全。因其能夠與現(xiàn)有的光通信技術(shù)兼容的潛在優(yōu)勢(shì)，光纖信道連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)吸引了許多科研人員參與研究。自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)作為構(gòu)建全球量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，為了使其與光纖信道連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)更好地融合發(fā)展，近年來(lái)，自由空間信道下連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的研究成為連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的研究熱點(diǎn)之一。

公開(kāi)號(hào)為CN109510701A的專(zhuān)利公開(kāi)了一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)設(shè)備及方法，該設(shè)備包括：光源，調(diào)制單元，第一隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和處理器；其中，處理器用于根據(jù)預(yù)設(shè)的調(diào)制格式符號(hào)數(shù)，每個(gè)符號(hào)的分布概率和由第一隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的第一隨機(jī)數(shù)序列，得到第一數(shù)據(jù)序列；根據(jù)該第一數(shù)據(jù)序列，得到第二數(shù)據(jù)序列；調(diào)制單元用于根據(jù)第一數(shù)據(jù)序列，對(duì)光源發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，輸出第二光信號(hào)，該第二光信號(hào)無(wú)需包括現(xiàn)有高斯協(xié)議要求的2⁸×2⁸量級(jí)的量子態(tài)個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)難度低。

與光纖信道連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)相比，自由空間信道連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方式具有天然優(yōu)勢(shì)：不需要特定的傳送介質(zhì)，具有無(wú)線(xiàn)電通信的便捷性，大氣中光子傳播不受雙折射效應(yīng)的影響，信道噪聲較小，高度增加時(shí)大氣密度降低，光子傳輸損耗急劇減小等。

但目前自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)還存在諸多問(wèn)題。大氣中影響因素，比如空氣的流動(dòng)，散射，氣候等等，使得自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)未能取得重大進(jìn)展。尤其是激光在大氣中傳輸時(shí)，易受到大氣湍流的影響，導(dǎo)致傳輸光束的波前隨機(jī)起伏，造成光斑漂移、強(qiáng)度起伏(閃爍)等大氣湍流效應(yīng)，致使傳輸?shù)墓馐|(zhì)量下降，從而造成通信系統(tǒng)性能下降，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，包括：

量子信號(hào)發(fā)送步驟：使用高斯調(diào)制對(duì)量子信號(hào)光進(jìn)行調(diào)制，將調(diào)制后的量子信號(hào)光與本振光耦合得到耦合光，通過(guò)自由空間信道發(fā)送所述耦合光；

量子信號(hào)接收步驟：接收所述耦合光，將所述耦合光中的量子信號(hào)光與本振光分離；

自適應(yīng)光學(xué)處理步驟：獲取部分分離得到的本振光，根據(jù)本振光的波前相位校正分離得到的量子信號(hào)光。

優(yōu)選地，所述量子信號(hào)發(fā)送步驟中，將激光器產(chǎn)生的光束通過(guò)一個(gè)分束比為99:1的分束器得到1％的量子信號(hào)光和99％的本振光，然后利用強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器完成對(duì)量子信號(hào)光的高斯調(diào)制，通過(guò)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用將調(diào)制后的量子信號(hào)光和本振光耦合。

優(yōu)選地，使用兩組隨機(jī)數(shù)：一組隨機(jī)數(shù)服從瑞利分布，用于量子信號(hào)光的強(qiáng)度調(diào)制；另一組隨機(jī)數(shù)服從于均勻分布，用于量子信號(hào)光的相位調(diào)制。

優(yōu)選地，所述量子信號(hào)接收步驟中，對(duì)接收到的耦合光通過(guò)動(dòng)態(tài)偏振控制器進(jìn)行偏振補(bǔ)償，然后通過(guò)時(shí)分和偏振解復(fù)用將耦合光中的量子信號(hào)光和本振光分離，利用分束器分離出部分本振光用于所述自適應(yīng)光學(xué)處理步驟。