[發(fā)明專利]提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)償精度和通信效率的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010540653.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111769881B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金璐;徐兵杰;樊礬;張濤;楊杰;王恒;黃偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所
• 主分類號(hào): H04B10/54
• 分類號(hào): H04B10/54;H04B10/548;H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

1.一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)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(tǒng)CVQKD系統(tǒng)中的信號(hào)光路添加一個(gè)控制器，以對(duì)信號(hào)光分成的校驗(yàn)序列和有效序列的振幅進(jìn)行獨(dú)立控制，使校驗(yàn)序列的振幅大于有效序列的最大振幅，從而提升相位補(bǔ)償精度；

縮短校驗(yàn)序列的長(zhǎng)度，降低校驗(yàn)序列在整個(gè)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(jì)算相位漂移值，以縮短相位漂移值的計(jì)算時(shí)間；

所述傳統(tǒng)CVQKD系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端采用相干態(tài)作為光源，然后對(duì)光源進(jìn)行控制產(chǎn)生脈沖光并分成強(qiáng)弱不等的兩束，強(qiáng)度較強(qiáng)的一束作為本振光，強(qiáng)度較弱的一束作為信號(hào)光；采用振幅調(diào)制器和相位調(diào)制器對(duì)信號(hào)光的正交分量做均值為零的高斯調(diào)制，再通過衰減器將信號(hào)光強(qiáng)度衰減至十光子量級(jí)，并采用不等臂光路結(jié)構(gòu)與本振光合束實(shí)現(xiàn)偏振和時(shí)分復(fù)用，然后進(jìn)入光纖信道進(jìn)行傳輸；到達(dá)接收端后，首先完成偏振和時(shí)分解復(fù)用，然后采用電光調(diào)制器對(duì)本振光進(jìn)行0或π/2的隨機(jī)相位加載后，經(jīng)平衡探測(cè)器完成量子態(tài)的測(cè)量并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由采集設(shè)備獲取原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理、分析從而獲取最終的安全密鑰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)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(qiáng)度調(diào)制器或聲光調(diào)制器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)償精度和通信效率的方法，其特征在于，校驗(yàn)序列工作的重復(fù)頻率與CVQKD系統(tǒng)工作的重復(fù)頻率一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)償精度和通信效率的方法，其特征在于，在CVQKD系統(tǒng)發(fā)送端中：

光脈沖經(jīng)分束器分成強(qiáng)弱不等的兩束，強(qiáng)度較強(qiáng)的一束作為本振光，強(qiáng)度較弱的一束作為信號(hào)光，采用時(shí)分方法將信號(hào)光分成校驗(yàn)序列和有效序列；

由所述控制器對(duì)校驗(yàn)序列和有效序列的強(qiáng)度或振幅進(jìn)行獨(dú)立控制，使校驗(yàn)序列的振幅大于有效序列的最大振幅，并使校驗(yàn)序列中相位調(diào)制的覆蓋的周期個(gè)數(shù)為1個(gè)π。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)償精度和通信效率的方法，其特征在于，采用強(qiáng)度或振幅調(diào)制器以及相位調(diào)制器對(duì)有效序列的正交分量做均值為零的高斯調(diào)制；通過不等臂光路結(jié)構(gòu)使信號(hào)光與本振光合束實(shí)現(xiàn)偏振和時(shí)分復(fù)用，最后進(jìn)入光纖信道進(jìn)行傳輸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)償精度和通信效率的方法，其特征在于，所述控制器進(jìn)行獨(dú)立控制時(shí)的校驗(yàn)序列和有效序列處于高斯調(diào)制之前、之后或調(diào)制中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)償精度和通信效率的方法，其特征在于，在CVQKD系統(tǒng)接收端中：

當(dāng)信號(hào)光和本振光到達(dá)接收端后，首先采用不等臂干涉結(jié)構(gòu)完成偏振和時(shí)分解復(fù)用，在本振光支路采用相位調(diào)制器對(duì)其隨機(jī)加載0或π/2的相位后，經(jīng)平衡探測(cè)器完成量子態(tài)的測(cè)量并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由信號(hào)采集設(shè)備獲取原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)包括用于相位補(bǔ)償?shù)男ｒ?yàn)數(shù)據(jù)和有效的密鑰分發(fā)數(shù)據(jù)；

對(duì)校驗(yàn)數(shù)據(jù)采用極值搜索算法進(jìn)行計(jì)算，獲得相位漂移值，并依據(jù)所述相位調(diào)制器與相位漂移值的關(guān)系，將相應(yīng)的補(bǔ)償相位值加載在接收端或發(fā)送端的相位調(diào)制器上，對(duì)完成相位補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析從而獲取最終的安全密鑰。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種提高CVQKD系統(tǒng)相位補(bǔ)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(gè)校驗(yàn)序列中的振幅最大值P_max和最小值P_min，并返回相應(yīng)極值點(diǎn)所在位置Index_max和Index_min，即極值點(diǎn)所在脈沖在校驗(yàn)序列中的位置。