基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法及分发系统
专利汇可以提供基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法及分发系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，包括量子密钥发送端调制量子 信号 ；量子密钥发送端将调制好的量子信号通过 量子信道 发送至量子密钥接收端；量子密钥接收端将接收到的量子信号进行相干检测并得到检测结果；将检测结果进行后处理得到最终的量子密钥。本发明还公开了一种实现所述基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法的分发系统。本发明消除了中距离传输中由于 频率 啁啾效应对信号产生的不利影响，增大了传输的可靠性；同时，此方法不需要在发送端使用外差 调制器 ，仅需要在传输的开始进行啁啾系数的估计，有效的节约了成本，而且可靠性高、性能较好且成本低廉、实施方便。，下面是基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法及分发系统专利的具体信息内容。
1.一种基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，包括如下步骤：
S1.量子密钥发送端调制量子信号；
S2.量子密钥发送端将调制好的量子信号通过量子信道发送至量子密钥接收端；
S3.量子密钥接收端将接收到的量子信号进行相干检测，从而得到检测结果；
S4.将步骤S3得到的检测结果进行后处理，从而得到最终的量子密钥。
2.根据权利要求1所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于步骤S1所述的量子密钥发送端调制量子信号，具体为量子密钥发送端产生相干光脉冲，然后进行偏振后再分离为信号光和本振光；信号光通过幅度调制和相位调制后，再与本振光进行耦合，从而得到调制后的量子信号。
3.根据权利要求1所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于步骤S3所述的量子密钥接收端将接收到的量子信号进行相干检测，从而得到检测结果，具体为量子密钥接收端调整接收到的量子信号的偏振态，再将接收信号分为信号光与本振光；本振光通过随机相位调制后，再与信号光进行干涉，并将干涉后的信号通过零差探测器进行检测，从而得到检测结果。
4.根据权利要求1所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于步骤S4所述的将步骤S3得到的检测结果进行后处理，从而得到最终的量子密钥，具体为对检测结果进行采样并得到幅值信号和相位信号；对于幅值信号，通过滤波器后得到信号强度信息；
对于相位信号，首先进行频偏补偿，然后再进行啁啾系数估计，最后通过估计得到的啁啾信息进行差分相位重构并得到差分相位信息；最后对得到的信号强度信息和差分相位信息进行符号判定，从而得到最终的量子密钥。
5.根据权利要求4所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的通过滤波器后得到信号强度信息，具体为通过贝塞尔滤波器后得到信号强度信息。
6.根据权利要求4所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的对得到的信号强度信息和差分相位信息进行符号判定，具体为采用基于维特比算法的最大似然序列估计对得到的信号强度信息和差分相位信息进行符号判定。
7.根据权利要求1～6之一所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的进行啁啾系数估计，具体为采用如下步骤进行啁啾系数估计：
A.采用如下算式计算激光器的频率啁啾与信号强度：
式中P(t)为信号强度；α为线宽增强因子；κ为绝热啁啾系数；
B.对步骤A得到的算式进行时间积分从而得到相位
式中 为初始相位； 为激光相位噪声；
C.采用如下算式计算t1时刻和t2时刻两个连续符号之间的相位差
D.对步骤C得到的相位差 的计算式进行简化得到：
式中T＝t2-t1为一个符号周期；
E.量子密钥发送端发送第一测试波形给量子密钥接收端，量子密钥接收端接收第一测试波形后，采用如下算式计算第一啁啾系数c1：
式中 为第一测试波形中相邻的低电平与高电平之间的差分相位； 为第
一测试波形中相邻的高电平与低电平之间的差分相位；所述的第一测试波形为LHLHLH……循环的测试波形，其中L为低电平，H为高电平；
F.量子密钥发送端发送第二测试波形给量子密钥接收端，量子密钥接收端接收第二测试波形后，采用如下算式计算第二啁啾系数c2：
式中 为第二测试波形中相邻的低电平与低电平之间的差分相位； 为第
二测试波形中相邻的高电平与高电平之间的差分相位，所述的第二测试波形为LLHHLLHH……循环的测试波形，其中L为低电平，H为高电平。
8.根据权利要求7所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的啁啾系数估计，具体为在量子密钥发送端和量子密钥接收端进行第一次量子密钥传输前，进行一次啁啾系数估计，从而得到啁啾系数。
9.一种实现权利要求1～8之一所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法的分发系统，其特征在于包括量子密钥发送端和量子密钥接收端；量子密钥发送端包括发送端脉冲激光器、发送端偏振器、发送端分束器、发送端电光强度调制器、发送端电光相位调制器、发送端随机数生成器、发送端可调衰减器和发送端偏振耦合器；发送端脉冲激光器、发送端偏振器、发送端分束器、发送端电光强度调制器、发送端电光相位调制器、发送端可调衰减器和发送端偏振耦合器依次串接；发送端随机数生成器连接发送端电光相位调制器；发送端脉冲激光器用于产生相干光脉冲并送入发送端偏振器；发送端偏振器用于控制脉冲激光器产生的信号光的偏振态，并发送至发送端分束器；发送端分束器用于将脉冲光分离为信号光和本振光；发送端电光强度调制器用于将信号光进行幅度调制并发送至发送端电光相位调制器；发送端电光相位调制器用于根据发送端随机数生成器生成的控制信号，将进行幅度调制后的信号光进行相位调制，并发送至发送端可调衰减器；发送端随机数生成器用于随机生成发送端电光相位调制器的所需的相位调制的控制信号，并发送至发送端电光相位调制器；发送端可调衰减器用于将接收到的信号衰减至量子水平，并发送至发送端偏振耦合器；发送端偏振耦合器用于将本振光和接收到的信号光耦合成一路量子信号，并通过量子信道传输至量子密钥接收端；量子密钥接收端包括接收端偏振控制器、接收端偏振分束器、接收端电光相位调制器、接收端随机数生成器、接收端分束器、接收端零差探测器和接收端后处理器；接收端偏振控制器、接收端偏振分束器、接收端电光相位调制器、接收端分束器、接收端零差探测器和接收端后处理器依次串接；接收端随机数生成器连接接收端电光相位调制器；接收端偏振控制器用于校准量子信道送至的量子信号的偏振态，并发送至偏振分束器；接收端偏振分束器用于将接收的量子信号分成50％的信号光与50％的本振光；接收端电光相位调制器用于根据接收端随机数生成器生成的相位调制控制指令，将接收到的信号光进行相位调制后，在发送至接收端分束器；接收端随机数生成器用于随机生成接收端电光相位调制器所需要的相位调制控制指令，并发送至接收端电光相位调制器；
接收端分束器用于将接收端偏振分束器发送的本振光与接收端电光相位调制器发送的信号光进行干涉，并发送至接收端零差探测器；接收端零差探测器用于接收到的本振光和信号光进行零差检测，并将检测结果发送至接收端后处理器；接收端后处理器用于对接收到的检测结果进行后处理，从而得到最终的量子密钥。
10.根据权利要求9所述的分发系统，其特征在于所述的接收端后处理器包括接收端数字采样示波器、接收端数字信号处理器和接收端数据采集卡；接收端数字采样示波器用于将接收端零差探测器发送的接收信号进行采样收集与脱机处理，分离出接收信号的幅值与相位信息，并发送至数字信号处理模块；接收端数字信号处理器用于将数字采样示波器送至的幅值与相位信息分别处理，幅值信息通过贝塞尔滤波器得到发送信号强度，相位信息通过算法进行啁啾系数估计，用得到的啁啾系数重构差分相位，再用信号强度与差分重构相位一起使用基于维特比算法的最大似然序列估计恢复出原始信号，并将此信号送至接收端数据采集卡；接收端数据采集卡用于采集数字信号处理后的恢复信号。
基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法及分发系统
技术领域
背景技术
发明内容
接收端偏振控制器、接收端偏振分束器、接收端电光相位调制器、接收端分束器、接收端零差探测器和接收端后处理器依次串接；接收端随机数生成器连接接收端电光相位调制器；
接收端偏振控制器用于校准量子信道送至的量子信号的偏振态，并发送至偏振分束器；接收端偏振分束器用于将接收的量子信号分成50％的信号光与50％的本振光；接收端电光相位调制器用于根据接收端随机数生成器生成的相位调制控制指令，将接收到的信号光进行相位调制后，在发送至接收端分束器；接收端随机数生成器用于随机生成接收端电光相位调制器所需要的相位调制控制指令，并发送至接收端电光相位调制器；接收端分束器用于将接收端偏振分束器发送的本振光与接收端电光相位调制器发送的信号光进行干涉，并发送至接收端零差探测器；接收端零差探测器用于接收到的本振光和信号光进行零差检测，并将检测结果发送至接收端后处理器；接收端后处理器用于对接收到的检测结果进行后处理，从而得到最终的量子密钥。
具体实施方式
350MHz；接收端数字采样示波器采用TektronixDSA71604C数字示波器，上升时间9ps，带宽可达23GHz，实时采样率可达50Gs/s；量子密钥发送端和量子密钥接收端之间通信的量子信道为单模光纤或自由空间形成的传输媒介，单模光纤衰减系数稳定，大约为0.2dB/km，抗干扰能力强，成本较低。
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