[发明专利]使量子加密密钥分配稳定的方法和设备

说明书

本公开的实施方式提供了用于使量子加密密钥分配稳定的方法和设备，该方法和设备能快速高效地补偿因温度变化、量子加密密钥分配系统中所包括的光学系统的发送路径的偏振变化等引起的误差，并且由于传统量子密钥分配系统能够被原样应用而能够降低成本。

技术领域

本公开在一些实施方式中涉及用于量子加密密钥分配稳定的方法和设备。

背景技术

本部分中的陈述仅仅提供了与本公开相关的背景信息，并不一定构成现有技术。

现今使用的大多数密码系统通常是基于数学复杂性并且是可逆的，因此注定要屈从于解决问题。这个问题的一种解决方案是量子密码术，更确切地说是量子密钥分配。

虽然大多数现有的密码系统主要是基于数学复杂性，但是量子密码术是基于自然现象并且是生成用于加密的一次性加密密钥的理想方式之一。当截收者(Eve)在中途截获时，它的存在被揭示，并且信号失真，这提供了即使截收者也无法获得准确信息的安全性。

量子密钥分配系统(QKDS)是使得发送器和接收器能够共享具有这种特性的量子密码的系统。

图1是传统量子加密密钥分配系统的概念图。

量子加密密钥分配系统包括量子加密密钥分配发送器110、量子加密密钥分配接收器120、量子信道132以及公共或开放信道134。

量子加密密钥分配系统的发送器110承载关于单光子的加密密钥信息，并且以控制单光子的相位或偏振的方式通过量子信道132发送它。量子加密密钥分配系统的接收器120通过使用相位调制器和干涉仪、偏振分束器等来提取加密密钥信息。

使用传统的光学通信和光学技术实现量子加密密钥分配系统。特别地，相位调制型量子加密密钥分配系统通常检测通过位于接收器处的相位调制器和干涉仪发送的信号。

量子加密密钥分配系统中所包括的干涉仪的干扰性能对诸如温度和振动这样的环境变化非常敏感，并且由这种环境变化引起的有效光路长度的变化对于量子加密密钥分配系统的整体性能有显著影响。

因此，为了改善量子加密密钥分配系统的量子误码率(QBER)，需要一种能够快速高效地补偿由诸如干涉仪这样的光学系统的温度变化或由于其它因素引起的误差的方法。

另外，偏振调制型量子加密密钥分配系统通常通过位于接收器处的偏振分束器检测信号。然而，在作为传输介质的光纤中，发送信号的偏振随时间不断变化。这需要将偏振分束器与输入信号的偏振对准的功能。这种对准的准确性影响了量子加密密钥分配系统的量子误码率。因此，需要一种能够快速高效地补偿信号光的光纤偏转偏振轴线与偏振分束器的轴线之间的误差的方法。

发明内容

技术问题

在一些实施方式中，本公开试图提供能快速高效地补偿因干涉仪的有效光路长度的变化、偏振轴线的变化等引起的误差以提高量子加密密钥分配系统性能的用于使量子加密密钥分配稳定的设备和方法。

技术方案

本公开的至少一个实施方式提供了一种用于使量子加密密钥分配稳定的设备，该设备包括负反馈信号生成单元、校正值计算单元和控制单元。所述负反馈信号生成单元被配置为通过使用接收器生成的光子检测相关值当中的被丢弃而没有被用于加密密钥生成的检测的计数值来生成负反馈信号。所述校正值计算单元被配置为在接收到所述负反馈信号时计算待补偿误差的校正值。所述控制单元被配置为向发送器和接收器发送所述校正值，以便使所述发送器和/或所述接收器控制影响相位或偏振的至少一个变化因素，由此使所述相位和所述偏振稳定。