[發明專利]提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法及系統

有效

• 申請號: 202010540653.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111769881B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 劉金璐;徐兵杰;樊礬;張濤;楊杰;王恒;黃偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十研究所
• 主分類號: H04B10/54
• 分類號: H04B10/54;H04B10/548;H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

1.一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

在傳統CVQKD系統中的信號光路添加一個控制器，以對信號光分成的校驗序列和有效序列的振幅進行獨立控制，使校驗序列的振幅大于有效序列的最大振幅，從而提升相位補償精度；

縮短校驗序列的長度，降低校驗序列在整個通信過程中的比例，使覆蓋的周期由原來的2π降為π，并通過極值搜索算法快速計算相位漂移值，以縮短相位漂移值的計算時間；

所述傳統CVQKD系統包括發送端和接收端，發送端采用相干態作為光源，然后對光源進行控制產生脈沖光并分成強弱不等的兩束，強度較強的一束作為本振光，強度較弱的一束作為信號光；采用振幅調制器和相位調制器對信號光的正交分量做均值為零的高斯調制，再通過衰減器將信號光強度衰減至十光子量級，并采用不等臂光路結構與本振光合束實現偏振和時分復用，然后進入光纖信道進行傳輸；到達接收端后，首先完成偏振和時分解復用，然后采用電光調制器對本振光進行0或π/2的隨機相位加載后，經平衡探測器完成量子態的測量并轉換成電信號，由采集設備獲取原始數據并進行處理、分析從而獲取最終的安全密鑰。

2.根據權利要求1所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，所述控制器包括電控衰減器、電光強度調制器或聲光調制器。

3.根據權利要求1所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，校驗序列工作的重復頻率與CVQKD系統工作的重復頻率一致。

4.根據權利要求1所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，在CVQKD系統發送端中：

光脈沖經分束器分成強弱不等的兩束，強度較強的一束作為本振光，強度較弱的一束作為信號光，采用時分方法將信號光分成校驗序列和有效序列；

由所述控制器對校驗序列和有效序列的強度或振幅進行獨立控制，使校驗序列的振幅大于有效序列的最大振幅，并使校驗序列中相位調制的覆蓋的周期個數為1個π。

5.根據權利要求4所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，采用強度或振幅調制器以及相位調制器對有效序列的正交分量做均值為零的高斯調制；通過不等臂光路結構使信號光與本振光合束實現偏振和時分復用，最后進入光纖信道進行傳輸。

6.根據權利要求5所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，所述控制器進行獨立控制時的校驗序列和有效序列處于高斯調制之前、之后或調制中。

7.根據權利要求6所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，在CVQKD系統接收端中：

當信號光和本振光到達接收端后，首先采用不等臂干涉結構完成偏振和時分解復用，在本振光支路采用相位調制器對其隨機加載0或π/2的相位后，經平衡探測器完成量子態的測量并轉換成電信號，再由信號采集設備獲取原始數據，原始數據包括用于相位補償的校驗數據和有效的密鑰分發數據；

對校驗數據采用極值搜索算法進行計算，獲得相位漂移值，并依據所述相位調制器與相位漂移值的關系，將相應的補償相位值加載在接收端或發送端的相位調制器上，對完成相位補償的數據進行處理和分析從而獲取最終的安全密鑰。

8.根據權利要求7所述的一種提高CVQKD系統相位補償精度和通信效率的方法，其特征在于，極值搜索算法能夠搜索整個校驗序列中的振幅最大值P_max和最小值P_min，并返回相應極值點所在位置Index_max和Index_min，即極值點所在脈沖在校驗序列中的位置。