[发明专利]一种基于量子密钥分发的单光子探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子秘钥分发技术领域，特别涉及一种基于量子密钥分发的单光子探测方法。

背景技术

在量子密钥分配的过程中，系统的发送端发送单光子信号要在接收端被探测到，这需要在发送端发送一个同步时钟作为接收端探测单光子信号的基时钟。由于单光子发射器发送的是周期(几十纳秒)相对较长的单光子信号，所以同步信号需要延时与周期时长相同或者大于周期时长方能准确的探测到单光子信号。目前市场上可编程的延时芯片可用延时范围大多数为几纳秒到十几纳秒，即使有个别芯片能做到几十纳秒的延时，但这样的芯片市场上价格较高。如果采用普通芯片级联的方式不仅会增加设计的成本，还增加了系统的冗杂度。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于量子密钥分发的单光子探测方法，以解决现有技术中同步时钟信号所需要的一般延时芯片可用延时范围达不到系统要求，以及采用个别能达到要求的延时芯片市场价格较高，同时采用普通芯片级联的方式不仅会增加成本还会增加系统冗杂度的技术性缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于量子密钥分发的单光子探测方法，包括用于产生信号光以及同步光的单光子发射器，所述产生的信号光经过发射端处理后通过单光子信号光纤传送至接收端进行单光子探测，所述产生的同步光经过中央处理器生成同步时钟信号后并通过同步信号光纤传送至接收端，所述同步时钟信号作为接收端单光子探测器的探测基时钟对单光子信号进行探测，其中，在同步光经过中央处理器生成同步时钟信号的过程中，对同步时钟信号进行延时处理，同步时钟信号延时时长至单光子探测器可探测单光子信号为准。

优选地，所述对同步时钟信号进行延时处理包括以下步骤：

1)延时扫描控制状态：根据单光子发射器发送的单光子信号周期T，发射端中央处理器下发一个延时扫描控制信号，状态进入延时扫描控制状态，控制扫描延时为T/n；

2)相位选择状态：控制扫描时的n个时钟相位；

3)时钟相位状态：根据相位选择状态的结果输出n个不同相位的时钟；

4)结束状态：经过以上三种状态，得到位于何种相位的时钟时可采集到信号光发生波峰，最终确定时钟需要延时的相位及时间。

优选地，所述n个时钟相位可分为四相位，分别为0、π/2、π、3π/2，其中四相位的时钟延时时间构成一个整周期T。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明的基于量子密钥分发的单光子探测方法，通过对同步信号进行相位切换和分段延时扫描的方式达到单光子信号的整周期延时，在同步时钟信号延时过程中摒弃了能做到几十纳秒的延时的高价格芯片，同时也摒弃了普通芯片级联的方式，不仅降低了系统设计的成本，也降低了系统的冗杂度。

附图说明

图1为本发明量子密钥分发系统的原理框图；

图2为本发明同步时钟信号进行寻找延时处理的流程图；

图3为本发明实施例寻找同步时钟信号延时的流程图；

图4为本发明实施例寻找同步时钟信号延时实现系统图。

图中：单光子发射器1，单光子信号光纤2，发射端中央处理器3，单光子探测器4。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种基于量子密钥分发的单光子探测方法，包括用于产生信号光以及同步光的单光子发射器1，所述单光子发射器1包括信号激光器以及同步激光器，信号激光器用于产生信号光，同步激光器用于产生同步光，所述产生的信号光经过发射端处理后并通过单光子信号光纤2传送至接收端进行单光子探测，产生的同步光经过发射端中央处理器3生成同步时钟信号后并通过同步信号光纤传送至接收端，所示发射端中央处理器3采用FPGA处理单元，所述同步时钟信号作为接收端单光子探测器4的探测基时钟对单光子信号进行探测，其中，在同步光经过发射端中央处理器3生成同步时钟信号的过程中，对同步时钟信号进行延时处理，同步时钟信号延时时长至单光子探测器4可探测单光子信号为准。

如图2所示，所述对同步时钟信号进行延时处理包括以下步骤：

1)延时扫描控制状态：根据单光子发射器发送的单光子信号周期T，发射端中央处理器3下发一个延时扫描控制信号，状态进入延时扫描控制状态，控制扫描延时为T/n，其中n的取值可根据发射端中央处理器3的处理位数以及延时芯片的最大延时时间决定；

2)相位选择状态：控制扫描时的n个时钟相位；