[发明专利]高效连续变量量子密钥分发方法

说明书

本发明公开了一种高效连续变量量子密钥分发方法，包括发送端在一个周期内发送N个弱光脉冲和1个强光脉冲；弱光脉冲和强光脉冲通过振幅调制后再通过第一分束器进行分离；弱光脉冲通过振幅调制和相位调制后输入第二分束器，然后再通过第一和第二偏振分束器，同时强光脉冲通过未调制的等距离光路后输入第二偏振分束器，第二偏振分束器输出一组光脉冲；将光脉冲发送接收端；接收端接收光脉冲并结合本地光进行外差检测，得到发送端发送的连续变量量子密钥。本发明改变了传统的信号传输模式，将传统的单量子信号脉冲对应一对参考脉冲转变为多个量子信号脉冲对应一对参考脉冲的传输模式，从而极大的提高了系统的频谱效率，而且本发明方法简单可靠。

技术领域

本发明具体涉及一种高效连续变量量子密钥分发方法。

背景技术

量子密码学(Quantum Cryptography)是一门很有前途的新领域，许多国家的人员都在研究它，而且在一定的范围内进行了试验。量子密码体系采用量子态作为信息载体，经由量子通道在合法的用户之间传送密钥。量子密码的安全性由量子力学原理所保证。量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。经过20多年的发展，量子通信技术已经从实验室演示走向产业化和实用化，目前正在朝着高速率、远距离、网络化的方向快速发展。由于量子通信是关系到国家信息安全和国防安全的战略性领域，且有可能改变未来信息产业的发展格局，因此成为世界主要发达国家如欧盟、美国、日本等优先发展的信息科技和产业高地。

量子密钥分发(QKD)能够让两个远程通信者共享无条件安全的密钥。QKD因其物理性质而具有广阔的应用前景。安全密钥对于整个通信过程来说是至关重要的，消息是通过公共信道传输的，通信者使用密钥对消息进行加密和解密。QKD提供了一种基于物理定律的密钥分发方法，用于两方之间的安全通信，近年来受到了广泛关注。与离散变量量子密钥分发(DV-QKD)相比，连续变量量子密钥分发(CV-QKD)的量子态更易于制备，因此现在常用连续变量量子密钥分发方案。

现有的连续变量量子密钥分发方案如图1所示：从图中可以看到，Alice(发送端)将需要发送的量子密钥通过激光器后转换为N组强光-弱光脉冲，其中每一组强光-弱光脉冲包括一个强光脉冲(参考脉冲)和一个弱光脉冲(信号脉冲)，然后再通过振幅调制(AM)后，通过分束器(BS)将强光脉冲和弱光脉冲进行分离，再将弱光脉冲进行振幅调制(AM)和相位调制(PM)，然后强光脉冲通过没有调制的相同距离的光路，再将强光脉冲和弱光脉冲通过分束器(BS)聚合成一束光，然后此时得到的是一组强光脉冲-弱光脉冲相间的信号，在将该信号发送至Bob(接收端)，然后Bob将接收的信号通过动态偏振控制器后，与本地激光器输出去的LO光，一同输入到外差探测器进行外差检测，从而得到Alice发送的量子密钥。

但是，从现有的量子密钥分发过程可以看到，Alice在向Bob分发量子密钥时，其传输的光信号中，有一半的强光信号并非为所需要传输的信号，造成了严重的传输效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效传输率高的高效连续变量量子密钥分发方法。

本发明提供的这种高效连续变量量子密钥分发方法，包括如下步骤：

S1.根据所需要发送的连续变量量子密钥，发送端通过在一个周期内发送N个弱光脉冲和1个强光脉冲；

S2.发送端发送的N个弱光脉冲和1个强光脉冲通过振幅调制(AM)后，再通过第一分束器(BS)进行弱光脉冲和强光脉冲分离；

S3.将步骤S2得到的弱光脉冲通过振幅调制(AM)和相位调制(PM)后输入到第二分束器(BS)，同时在第二分束器上用光电探测器(PD)检测量子信号脉冲；然后再依次通过第一偏振分束器(PBS)和第二偏振分束器(PBS)，同时将步骤S2得到的强光脉冲通过未调制的等距离光路后输入到第二偏振分束器，从而通过第二偏振分束器得到一组光脉冲；