[發(fā)明專利]一種基于內(nèi)調(diào)制脈沖光源的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310310643.5
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116388975A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉金璐;徐兵杰;邵云;張濤;付俐鋒;樊礬;王恒;黃偉
• 申請（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: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 王會改

1.一種基于內(nèi)調(diào)制脈沖光源的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟：

發(fā)送端向接收端提供信號光和本振光，或者是發(fā)送端向接收端提供信號光，接收端提供本振光；

接收端對信號光和本振光進(jìn)行干涉，并從干涉結(jié)果中提取帶有信道噪聲的分量及其初始數(shù)據(jù)；

接收端對所述帶有信道噪聲的分量及其初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得與信道噪聲相關(guān)的振幅調(diào)制信息，即初始密鑰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送端向接收端提供信號光和本振光，包括：

發(fā)送端內(nèi)調(diào)制脈沖光源輸出脈沖光，經(jīng)第一耦合器分束成信號光和本振光，信號光經(jīng)振幅調(diào)制器和衰減器后與經(jīng)過第一延時線的本振光進(jìn)入第二耦合器完成合束。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端對信號光和本振光進(jìn)行干涉，包括：

合束后的信號進(jìn)入接收端后經(jīng)第三耦合器完成分束，分束后得到的本振光經(jīng)第二延時線和第四耦合器后分成兩束，其中一束直接進(jìn)入第六耦合器，另一束經(jīng)過90度相移器后進(jìn)入第七耦合器；

分束后信號光經(jīng)第五耦合器后分成兩束，其中，一束直接進(jìn)入第六耦合器，另一束經(jīng)過90度相移器后進(jìn)入第七耦合器；

本振光和信號光分別在第六耦合器和第七耦合器兩兩干涉，其中，在第六耦合器中干涉后的信號分別通過第一探測器、第二探測器進(jìn)入第一差分放大器；在第七耦合器中干涉后的信號分別通過第三探測器、第四探測器進(jìn)入第二差分放大器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二延時線為保偏光纖，可使經(jīng)第三耦合器分束后的本振光和信號光到達(dá)第六耦合器、第七耦合器時存在延時差，以保證結(jié)合發(fā)送端第一延時線實(shí)現(xiàn)的本振光和信號光的延時差為系統(tǒng)重復(fù)頻率的倒數(shù)的倍數(shù)，即本振光和信號光延時差等于周期的整倍數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，發(fā)送端不僅不進(jìn)行相位調(diào)制，而且本振光不與來自同一光源同時刻的信號光干涉，而是與其下一個周期的信號光干涉。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送端向接收端提供信號光和接收端提供本振光，包括：

發(fā)送端的第一內(nèi)調(diào)制脈沖激光器輸出脈沖光，經(jīng)振幅調(diào)制器和衰減器后輸出光信號；

在光信號到達(dá)接收端時，先經(jīng)過第二延時線，再經(jīng)第四耦合器分成強(qiáng)度相等的兩束，且其中一束直接進(jìn)入第六耦合器，另一束經(jīng)90度相移器后到達(dá)第七耦合器；此時在接收端內(nèi)部的第二內(nèi)調(diào)制脈沖激光器輸出脈沖光，成為本振光，其重復(fù)頻率與第一內(nèi)調(diào)制脈沖激光器相同，且通過第五耦合器后分成強(qiáng)度相等的兩束后，分別進(jìn)入第六耦合器和第七耦合器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二延時線為保偏光纖，可使信號光和本振光同時到達(dá)第四耦合器和第五耦合器。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收端對信號光和本振光進(jìn)行干涉，包括：

在第六耦合器和第七耦合器處，信號光和本振光兩兩干涉后，第六耦合器輸出的信號分別通過第一探測器、第二探測器進(jìn)入第一差分放大器，第七耦合器輸出的信號分別通過第三探測器、第四探測器進(jìn)入第二差分放大器。

9.根據(jù)權(quán)利要求3或8所述的方法，其特征在于，所述從干涉結(jié)果中提取帶有信道噪聲的分量及其初始數(shù)據(jù)，包括：

第一差分放大器輸出的信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，從中提取x分量，其表達(dá)式為其中，E_L為本振光振幅、E_s為信號光振幅、其中，為第i時刻本振光相位，其與第i時刻信號光相位相同，即為第i+1時刻信號光相位，服從隨機(jī)均勻分布；

第二差分放大器出的信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后，從中提取p分量，其表達(dá)式為