[发明专利]CVQKD里基于步长控制的相位补偿方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种CVQKD里基于步长控制的相位补偿方法、系统及介质，包括：模型建立及参数初始化步骤：在有效数据的传输中间插入被信号发送端Alice和信号接收端Bob已知的训练数据，建立相位补偿模型，并在Bob端预设角度u(0)作为预设相位补偿角度；误差函数确立步骤：根据获得的相位补偿模型和预设相位补偿角度确立误差函数，并通过确立搜索方向和搜索步长再利用搜索迭代算法找出最小平方误差。本发明极大地节省了内存空间，实现了在保证算法效率的情况下相位补偿精度的提升，从而为连续变量量子密钥分发系统的精确性与实时性做出贡献。

技术领域

本发明涉及量子密钥分发的相位补偿技术领域，具体地，涉及CVQKD里基于步长控制的相位补偿方法、系统及介质。尤其地，涉及通过求解最小均方误差来求解最优相位补偿角度，从而在保证算法效率的情况下提高补偿精度的技术。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，人们对安全性的要求越来越高，基于量子力学的量子保密通信具有物理上的无条件安全性，成为了人们关注的焦点。量子密钥分发作为量子保密通信的核心技术，提供了一种相距很远的两端共享安全密钥的方法，它的安全性基于海森堡定理、量子不可克隆定理和测不准原理。量子密钥分发可分为离散变量的量子密钥分发和连续变量的量子密钥分发，二者各有优缺点，离散变量的量子密钥分发传输的距离远，但整体信息传输速率较低，而连续变量虽然传输的距离有待突破，但信息传输速率较高。我们主要对连续变量量子密钥分发进行研究。连续变量量子密钥分发可分为四个阶段：密钥传输、参数估计、秘密协商、保密增强。

在密钥传输的过程中，由于光纤的抖动、温度等因素的影响会使得传输的量子信号的相位发生漂移，从而引入相位噪声。这会对整个系统的过噪声造成不可忽视的影响，进而也会影响密钥率。为了消除相位漂移的对整个系统的影响，需要进行相位补偿操作。

相位补偿可以减少由于相位漂移引起的相位噪声，其补偿精度会极大影响整个密钥分发系统的性能。当前的相位补偿方案大致分为两种，一种是通过把整个相位区间等分，然后通过相位-电压转换的方法来对最接近实际漂移的等分点进行判断，从而获得补偿角度；另一种方法是通过求解两端数据的互相关量来求解相位漂移角度。但这两种方法所能达到的精度都比较有限，效率也很难进一步提高。因此，设计出高精度高效的相位补偿算法来提升整个量子密钥分发系统的性能尤为重要。

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里基于步长控制的相位补偿方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种CVQKD里基于步长控制的相位补偿方法，包括：

模型建立及参数初始化步骤：在有效数据的传输中间插入被信号发送端Alice和信号接收端Bob已知的训练数据，建立相位补偿模型，并在Bob端预设角度u(0)作为预设相位补偿角度；

误差函数确立步骤：根据获得的相位补偿模型和预设相位补偿角度确立误差函数，并通过确立搜索方向和搜索步长再利用搜索迭代算法找出最小平方误差；

相位补偿步骤：根据确立的误差函数，找出对应于最小平方误差的补偿角度即为最优补偿角度，信号接收端Bob把最优补偿角度加载到其相位调制器上进行相位补偿。

优选地，所述模型建立及参数初始化步骤：

数据插入步骤：在有效数据中插入长度为预设长度的训练数据S；

模型建立步骤：根据训练数据S确立通信两端的相应传输数据，进而建立相位补偿模型；

补偿预设步骤：Bob端预设角度u(0)作为预设相位补偿角度。

优选地，所述相位补偿模型为：

Alice端的数据S_A＝S，Bob端的数据S_B＝T·S+E；

其中，T为信道的透过率，E为信道的加性高斯白噪声。