[发明专利]基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法

说明书

本发明涉及一种量子密钥分发技术领域的基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法，包括：步骤1：在相干光通信信号上叠加量子信号，实现相干光通信信号与量子信号的同步传输；步骤2：对于接收过程中的载波相位漂移问题，通过数字信号处理技术进行载波恢复，实现相干光通信信号与量子信号的分离。本发明将量子信号叠加在原有的相干光通信信号上，使相干光系统在通信过程中携带量子信号信息，并在接收端采用数字信号处理技术进行载波相位恢复以及经典和量子信号的分离，实现了在一套设备上同时进行经典通信和量子通信，该方法既能够满足量子密钥分发的需求，又能够降低其实际实现的成本，同时也提升了通信中的信道利用率。

技术领域

本发明涉及量子密钥分发技术领域，具体地，涉及一种基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法。

背景技术

在信息技术迅速发展的背景下，人们对信息安全性的需求日益增加。虽然传统经典保密方案提供了较为安全的保密方式，但其安全性是建立在数学计算安全性之上，而随着量子计算机的快速发展，其计算安全性将面临威胁。

一方面，基于量子力学基本原理的量子密钥分发方案具有物理上的无条件安全性，近年来引起了人们的广泛关注。连续变量量子密钥分发使量子密钥分发方案的一种，它基于光场正交分量的测不准原理，保障了密钥分发的安全性，最终生成绝对安全的密钥。

另一方面，虽然当前量子密钥分发技术已经逐渐成熟，但其昂贵的设备价格也阻碍了其商用化前进的脚步。由于量子密钥分发容易被光纤中其它信道所干扰，所以只有单独铺设光纤来进行量子密钥分发，极大地抬高了量子密钥分发的成本。当前量子密钥分发的共纤传输是该研究领域的热点，通过共纤传输，量子密钥分发可以基于已有的光纤骨干网进行密钥信息的传递，极大地降低了密钥分发的成本，可推动该技术的商业化进程。

经对现有技术的检索，申请号为201811043729.1的中国发明专利公开了一种基于测量设备无关的连续变量量子密钥分发方法及系统，包括：热源分束步骤；量子态的被动制备步骤：选择两束光源的一束光源进行本地共轭平衡零差探测，将另一束光源衰减到需要的调制方差，形成量子态的制备；发送步骤：将制备的量子态发送至第三方；接收测量步骤：第三方对接收到的量子态进行贝尔态测量；结果公布步骤：第三方公布贝尔态测量的结果；安全密钥建立步骤：根据贝尔态测量的结果来建立安全的密钥。该发明采用被动制备，成本较低，并不严格需要单模热源，多模热源同样完成量子态的制备，但该专利申请在制备过程中引入一个额外的过噪声，通过提高热态平均光子数也无法有效抑制该额外的过噪声。

因此，有必要设计一种能够满足量子密钥分发的需求、有效降低量子密钥分发的成本，同时能够提升通信中的信道利用率的基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法，本发明能够满足量子密钥分发的需求、有效降低量子密钥分发的成本，同时能够提升通信中的信道利用率的基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法。

本发明涉及一种在现有相干光通信系统上，采用在相干光通信信号上叠加量子信号的方式，来实现相干光通信信号和量子信号的共同传输，并通过接收端的数字信号处理技术来进行数据恢复的一种密钥分发方案。

根据本发明提供的基于相干光通信系统的连续变量量子密钥分发方法，包括如下步骤：

步骤1：在相干光通信信号上叠加量子信号，实现相干光通信信号与量子信号的同步传输；

步骤2：对于通信过程中的载波相位漂移问题，通过数字信号处理的方式进行载波恢复，并最终实现相干光通信信号与量子信号的分离；

优选地，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：采用强度调制器对激光器发出的连续激光进行切割，使连续激光转化为光脉冲序列；