[发明专利]CVQKD系统中调制噪声抑制的方法、系统及存储介质

说明书

本发明提供了一种CVQKD系统中调制噪声抑制的方法、系统及介质，包括：信号分离步骤：将CVQKD系统中经过强度调制器调制后的光信号，经分束器分离获得分离后的光信号，输出分离后的光信号；信号转换步骤：根据接收到的分离后的光信号，Homodyne探测器进行探测之后以电压信号的形式输出电压信号U，通过模数转换器A/D将电压信号U转化为离散的数字信号U_i，输出离散的数字信号U_i。该方案可以基于密钥信息来实时消除直流偏置电压和半波电压的漂移及强度调制器初始相位变化带来的影响，进而精确地稳定直流偏置点，从而可以有效地抑制强度调制器直流偏置点漂移所带来的额外过噪声。

技术领域

本发明涉及噪声抑制技术领域，具体地，涉及CVQKD系统中调制噪声抑制的方法、系统及存储介质。

背景技术

在这个高度信息化的伟大时代，随着电子商务、移动支付及互联网金融等新兴业务地蓬勃发展，信息安全问题已经成为人们关注的焦点。而基于量子物理学的保密通信技术可以实现信息绝对安全地传输，其中量子密钥分发(QKD，quantum key distribution)技术是研究最为成熟地一个分支。目前，量子密钥分发系统主要分为离散变量量子密钥分发(DVQKD，discrete-variable quantum key distribution)系统和连续变量量子密钥分发(CVQKD,continuous-variable quantum key distribution)系统两大类。与DVQKD系统相比，CVQKD系统具有信息载体容易制备、利用平衡零差或外差探测器代替易受暗计数噪声影响的单光子探测器等优势。因此对CVQKD系统继续深入地研究，并促进其尽早地商业化是一个迫在眉睫地工作。

基于高斯调制相干态的连续变量量子密钥分发(GMCS CVQKD)是一个著名的方案。该方案已经被许多科研小组在实验室和现场进行实验实现。然而，在实际实验实现的过程中存在一系列违背安全性证明过程中假设的不完美性。这些不完美性主要分为两类：一是引入安全漏洞的不完美性，这个漏洞可以被窃听者利用来隐藏自己窃听行为；二是仅仅带来额外过噪声的不完美性，这个额外的过噪声将恶化系统的性能。目前，这些不完美性仍然是阻碍CVQKD系统商业化应用的一个主要障碍。因此对漏洞的填补及额外过噪声的抑制的研究极其重要。

在CVQKD方案的实际实现过程中，高斯调制是通过铌酸锂波导电光强度和相位调制器完成的。然而，由于电场特性和环境扰动，CVQKD实际实现系统中不可避免地存在不完美的高斯调制。高斯调制的不完美性主要来自于以下不同的原因，比如，强度调制器直流偏置电压的漂移、强度调制器和相位调制器半波电压的漂移、强度调制器和相位调制器中输入光信号的不完美到达等等。同时，这些不完美性将会带来一个恶化系统性能的噪声，即调制噪声。因此为了提高不完美高斯调制下CVQKD系统的实际性能，从而对调制噪声抑制方法的研究至关重要。

针对不同的不完美高斯调制情况，可以设计相应的噪声抑制方案。特别地，高斯调制噪声中的一部分主要来自于强度调制器偏置点的漂移。该不完美性主要来自于直流偏置电压及半波电压的漂移。因此，强度调制器直流偏置点的稳定技术可以有效地抑制源于强度调制器偏置点漂移的额外过噪声。

专利文献CN105024809B(申请号：201510435726.2)公开了一种基于高斯调制相干态的长距离连续变量量子密钥分发方法，包括：步骤A：连续变量初始密钥分发步骤，是指利用发送方Alice通过相干态进行高斯调制并经过光纤信道进行远距离传输后由接收方Bob进行解调检测，获得初始连续密钥数据；步骤B：是指利用数据后处理算法对获得的初始连续密钥数据进行预处理、纠错及保密增强，获取最终安全二进制比特密钥。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种CVQKD系统中调制噪声抑制的方法、系统及存储介质。

根据本发明提供的一种CVQKD系统中调制噪声抑制的方法，包括：