[發(fā)明專(zhuān)利]基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及分發(fā)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911156744.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110880971B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃端;朱穎彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L9/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L9/08;H04B1/69
• 代理公司: 長(zhǎng)沙永星專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

1.一種基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，包括如下步驟：

S1.量子密鑰發(fā)送端調(diào)制量子信號(hào)；

S2.量子密鑰發(fā)送端將調(diào)制好的量子信號(hào)通過(guò)量子信道發(fā)送至量子密鑰接收端；

S3.量子密鑰接收端將接收到的量子信號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè)，從而得到檢測(cè)結(jié)果；

S4.將步驟S3得到的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行后處理，從而得到最終的量子密鑰；具體為對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行采樣并得到幅值信號(hào)和相位信號(hào)；對(duì)于幅值信號(hào)，通過(guò)濾波器后得到信號(hào)強(qiáng)度信息；對(duì)于相位信號(hào)，首先進(jìn)行頻偏補(bǔ)償，然后再進(jìn)行啁啾系數(shù)估計(jì)，最后通過(guò)估計(jì)得到的啁啾信息進(jìn)行差分相位重構(gòu)并得到差分相位信息；最后對(duì)得到的信號(hào)強(qiáng)度信息和差分相位信息進(jìn)行符號(hào)判定，從而得到最終的量子密鑰；采用如下步驟進(jìn)行啁啾系數(shù)估計(jì)：

A.采用如下算式計(jì)算激光器的頻率啁啾與信號(hào)強(qiáng)度：

式中P(t)為信號(hào)強(qiáng)度；α為線(xiàn)寬增強(qiáng)因子；κ為絕熱啁啾系數(shù)；

B.對(duì)步驟A得到的算式進(jìn)行時(shí)間積分從而得到相位

式中為初始相位；為激光相位噪聲；

C.采用如下算式計(jì)算t₁時(shí)刻和t₂時(shí)刻兩個(gè)連續(xù)符號(hào)之間的相位差

D.對(duì)步驟C得到的相位差的計(jì)算式進(jìn)行簡(jiǎn)化得到：

式中T＝t₂-t₁為一個(gè)符號(hào)周期；

E.量子密鑰發(fā)送端發(fā)送第一測(cè)試波形給量子密鑰接收端，量子密鑰接收端接收第一測(cè)試波形后，采用如下算式計(jì)算第一啁啾系數(shù)c₁：

式中為第一測(cè)試波形中相鄰的低電平與高電平之間的差分相位；為第一測(cè)試波形中相鄰的高電平與低電平之間的差分相位；所述的第一測(cè)試波形為L(zhǎng)HLHLH……循環(huán)的測(cè)試波形，其中L為低電平，H為高電平；

F.量子密鑰發(fā)送端發(fā)送第二測(cè)試波形給量子密鑰接收端，量子密鑰接收端接收第二測(cè)試波形后，采用如下算式計(jì)算第二啁啾系數(shù)c₂：

式中為第二測(cè)試波形中相鄰的低電平與低電平之間的差分相位；為第二測(cè)試波形中相鄰的高電平與高電平之間的差分相位，所述的第二測(cè)試波形為L(zhǎng)LHHLLHH……循環(huán)的測(cè)試波形，其中L為低電平，H為高電平。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于步驟S1所述的量子密鑰發(fā)送端調(diào)制量子信號(hào)，具體為量子密鑰發(fā)送端產(chǎn)生相干光脈沖，然后進(jìn)行偏振后再分離為信號(hào)光和本振光；信號(hào)光通過(guò)幅度調(diào)制和相位調(diào)制后，再與本振光進(jìn)行耦合，從而得到調(diào)制后的量子信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于步驟S3所述的量子密鑰接收端將接收到的量子信號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè)，從而得到檢測(cè)結(jié)果，具體為量子密鑰接收端調(diào)整接收到的量子信號(hào)的偏振態(tài)，再將接收信號(hào)分為信號(hào)光與本振光；本振光通過(guò)隨機(jī)相位調(diào)制后，再與信號(hào)光進(jìn)行干涉，并將干涉后的信號(hào)通過(guò)零差探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而得到檢測(cè)結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于所述的通過(guò)濾波器后得到信號(hào)強(qiáng)度信息，具體為通過(guò)貝塞爾濾波器后得到信號(hào)強(qiáng)度信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于所述的對(duì)得到的信號(hào)強(qiáng)度信息和差分相位信息進(jìn)行符號(hào)判定，具體為采用基于維特比算法的最大似然序列估計(jì)對(duì)得到的信號(hào)強(qiáng)度信息和差分相位信息進(jìn)行符號(hào)判定。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于啁啾的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于所述的啁啾系數(shù)估計(jì)，具體為在量子密鑰發(fā)送端和量子密鑰接收端進(jìn)行第一次量子密鑰傳輸前，進(jìn)行一次啁啾系數(shù)估計(jì)，從而得到啁啾系數(shù)。