[发明专利]基于相位编码的QKD系统及其主动相位补偿方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于相位编码的QKD系统及其主动相位补偿方法和系统，通过在QKD系统的接收端设置移相器对光脉冲信号进行相位调制，由于移相器的成本较低，因此能够降低量子密钥分发系统的成本。以及，在主动相位补偿过程中，获取每一经典帧中干涉对比度极值点相应的目标相关参数(目标移相电压和目标移相时间)，而后根据相邻两个经典帧各自相应的目标相关参数，获取相邻两个经典帧的电压近似线性关系，计算之后量子帧的调整电压，并通过进一步的对量子帧进行分段，以计算每段子量子帧相应的调整电压，进一步的提高了主动相位补偿的精度。

技术领域

本发明涉及量子密钥分发系统技术领域，更为具体的说，涉及一种基于相位编码的QKD系统及其主动相位补偿方法和系统。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)是新一代密钥分配方案，它的安全性由物理原理而非算法强度所保证，其是可以保证无条件安全的信息传输，因而是量子信息技术领域研究的重点。它的编码方式主要有相位编码和偏振编码两种。在偏振编码光纤传输的量子密钥分发中，由于受到光纤双折射效应的影响，光的偏振会发生随机变化。此时，接收方如果按照约定的偏振方向进行测量就很可能产生错误的探测结果。相比偏振编码来说，光子信号在光纤中传输时其相位信息更易保持，因此绝大多数现有的光纤量子密码系统都采用相位编码方案实现。然而，基于相位编码的量子密钥分发的收发双方各自的不等臂干涉环所处环境存在温度的变化、机械振动等，使得收发双方的干涉环的臂长差发生随机变化，这将导致两个干涉脉冲之间的相位差随时间随机的缓慢漂移，最终导致不稳定的干涉结果。为此，相位编码量子密钥分发系统必须具备相位补偿能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于相位编码的QKD系统及其主动相位补偿方法和系统，降低了量子密钥分发系统的成本，同时提高了主动相位补偿的精度。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于相位编码的QKD系统主动相位补偿方法，包括：

S1、获取QKD系统的发送端输出的光脉冲信号，所述光脉冲信号包括第一帧信号至第N帧信号，且第i帧信号包括第i经典帧和第i量子帧，所述N为不小于2的整数，i为不大于N的正整数，其中，所述QKD系统的接收端通过移相器对所述光脉冲信号进行相位调制；

S2、获取每一所述经典帧中干涉对比度极值点相应的目标移相电压和目标移相时间；

S3、以(第k-1目标移相时间，第k-1目标移相电压)和(第k目标移相时间，第k目标移相电压)为坐标得到第k线性关系曲线公式，k为大于1且不大于N的正整数；

S4、对第k量子帧进行分段为至少一个第k子量子帧，每一所述第k子量子帧对应有各自的第k量子时间，将所述第k量子时间代入所述第k线性关系曲线公式，计算每一所述第k子量子帧各自对应的第k调整电压，将所述第k调整电压传输至所述移相器，完成对所述第k量子帧的实时主动相位补偿。

相应的，本发明还提供了一种基于相位编码的QKD系统主动相位补偿系统，包括：

监测模块，所述监测模块用于获取QKD系统的发送端输出的光脉冲信号，所述光脉冲信号包括第一帧信号至第N帧信号，且第i帧信号包括第i经典帧和第i量子帧，所述N为不小于2的整数，i为不大于N的正整数，其中，所述QKD系统的接收端通过移相器对所述光脉冲信号进行相位调制；及，获取每一所述经典帧中干涉对比度极值点相应的目标移相电压和目标移相时间；