[发明专利]一种适用于连续变量量子密钥分发系统的自平衡方法

说明书

本发明公开了一种适用于连续变量量子密钥分发系统的自平衡方法，包括如下步骤：步骤一、当CV‑QKD系统进入平衡校准阶段时，首先通过输入光控制模块控制断开信号光；步骤二、输入光控制模块控制本振光路输入直流光，完成平衡光路的强度平衡较准；步骤三、输入光控制模块控制本振光路输入周期性的脉冲光信号，完成平衡光路的延时匹配校准。本发明的积极效果是：通过断开信号光路，校准零差探测系统的强度和延时，可以减少信号光路对自平衡校准的干扰，从而提高平衡精度；通过采用直流光校准强度平衡，周期性脉冲光校准延时匹配的方法，消除了强度不平衡和延时不匹配同时校准时二者之间的相互干扰，从而减小控制算法对特征提取的难度。

技术领域

本发明涉及一种适用于连续变量量子密钥分发系统的自平衡方法。

背景技术

不同于经典密码，量子密码的安全性并非基于数学复杂性，而是基于量子力学的基本原理，从理论上讲具有无条件安全性。量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)是过去三十年中发展最为成熟的量子密码技术，在理论和实验上都有重要突破，现已逐步进入实用阶段。连续变量量子密钥分发(CV-QKD)采用光场的正交分量加载信息，它具备光源制备简单，探测技术相对成熟且探测效率高，能够兼容于经典光纤通信系统信道等优点。

在CV-QKD系统中，安全密钥生成速率是衡量密钥分发系统性能的核心参数，其大小与探测系统的测量精度密切相关，主要包括探测器的共模抑制比和系统的长期工作稳定性。目前，CV-QKD系统的接收端一般采用零差探测来探测量子态的正则分量信息，在零差探测系统中，通过调整两路光的延时差和强度相等，实现两路光的高精度平衡，是提高探测系统共模抑制比和稳定性的重要手段。实现零差探测系统平衡调节的方式有手动平衡调节和自动平衡调节，手动平衡调节调试时间长，调节精度低，对调节人员经验依赖度较高，并且不便于集成和小型化实现，而自动平衡调节平衡精度高，调节时间短，更便于集成化。目前，自动平衡调节一般是利用本振光和信号光的互相干涉，然后接收端运用零差探测的原理，将量子级别的弱光信号转变为电信号，并将两路电信号相减得到差模信号并进行放大，为处理模块提供数据，处理模块用特定的算法对差模信号进行数据处理，并根据处理结果判断两光路是否处于平衡状态。若处于平衡状态，则反馈信息到平衡光路模块，保持此时的延时和衰减；若不处于平衡状态，则反馈信息到平衡光路模块，调节此时的延时和衰减。现有的自动平衡调节方法是利用本振光和信号光的相干结果，反馈控制平衡调节光路，由于信号光是量子级别的微弱信号，本身容易受到干扰，如果用于平衡调节，会使自动平衡调节的复杂程度和难度增加，并且使平衡的稳定性降低；其次，强度平衡和延时匹配同时校准会使强度不平衡和延时不匹配对平衡探测的结果相互干扰，从而使平衡调节的算法难度和成本提高，系统的平衡精度和稳定性降低。

发明内容

为了克服现有技术的上述难点，本发明提供了一种适用于连续变量量子密钥分发系统的自平衡方法，旨在解决现有的自动平衡调节方法是利用本振光和信号光的相干结果，反馈控制平衡调节光路，由于信号光是量子级别的微弱信号，本身容易受到干扰，如果用于平衡调节，会使自动平衡调节的复杂程度和难度增加，并且使平衡的稳定性降低；其次，强度平衡和延时匹配同时校准会使强度不平衡和延时不匹配对平衡探测的结果相互干扰，从而使平衡调节的算法难度和成本提高，系统的平衡精度和稳定性降低。本发明通过断开信号光路，消除信号光路对系统平衡调节的影响，通过强度平衡和延时匹配分开校准的方式，消除强度较准和延时校准之间的相互干扰，降低了平衡校准的实现难度，同时提高了系统的平衡校准精度和稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于连续变量量子密钥分发系统的自平衡方法，包括如下步骤：

步骤一、当CV-QKD系统进入平衡校准阶段时，首先通过输入光控制模块控制断开信号光；

步骤二、输入光控制模块控制本振光路输入直流光，完成平衡光路的强度平衡较准；

步骤三、输入光控制模块控制本振光路输入周期性的脉冲光信号，完成平衡光路的延时匹配校准。