[发明专利]一种自由空间连续变量量子密钥分发的极化成对编码方法

权利要求书

1.一种自由空间连续变量量子密钥分发的极化成对编码方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤A，连续变量量子密钥发送过程：在发送方，激光器产生的激光脉冲通过幅度调制器调节信号强弱，再通过第一偏振分束器分解成两束正交的偏振光束；两束偏振光束分别通过I/Q调制，完成极化成对编码操作后，通过偏振合束器变为偏振复用信号；经由信号发射装置进入自由空间量子信道进行传输，再由接收方接收并处理；

步骤B，连续变量量子密钥接收过程：接收方通过信号接收装置接收信号，通过第二偏振分束器对偏振复用信号进行解复用，获得两束偏振光束；再结合本地振荡器通过分束器获得的两束本地振荡信号，通过光电探测器完成相干检测，测量两束偏振光束；再经过极化成对解码模块进行极化成对解码，获得发送方传送的信号；

所述步骤A中两束偏振光束分别通过I/Q调制，完成极化成对编码操作后，通过偏振合束器变为偏振复用信号的具体过程是：

两束偏振光束一束为X路偏振光束，一束为Y路偏振光束；X路偏振光束通过第一耦合器，Y路偏振光束通过第二耦合器；通过第一耦合器的偏振光束变成两束相同的光束，一束直接导通至第一马赫曾德尔调制器获得调制后的信号E_I1(t)，一束通过第一移相器后导通至第二马赫曾德尔调制器获得调制后的信号E_12(t)；通过第二耦合器的偏振光束变成两束相同的光束，一束直接导通至第三马赫曾德尔调制器获得调制后的信号E_Q1(t)，一束通过第二移相器后导通至第四马赫曾德尔调制器获得调制后的信号E_Q2(t)；E_I1(t)和E_I2(t)通过第三耦合器合成X-偏振态信号TX_n，E_Q1(t)和E_Q2(t)通过第四耦合器合成Y-偏振态信号TY_n；X-偏振态信号TX_n和Y-偏振态信号TY_n通过偏振合束器获得偏振复用信号；

所述步骤B还包括：

步骤B1：经过存在信道干扰和传输损耗自由空间量子信道后，传输的偏振复用信号被接收方接收探测，探测得到的信号为EX_n和EY_n，进入极化成对解码模块；

步骤B2：利用统计矩量法分别对接收到的信号EX_n和EY_n进行信噪比估计；通过对EXn和EYn进行异或运算，平衡噪声的方差，获得信号TX_n′和TY_n′；

步骤B3：在极化成对解码模块中，对TX_n′和TY_n′的实部和虚部进行预编码的反过程；TX_n′的实部对应X_θ′的实部，TX_n′的虚部对应Y_θ′的实部，TY_n′的实部对应X_θ′的虚部，TY_n′的虚部对应Y_θ′的虚部；再进行极大似然估计，得到信号X_n′和Y_n′；

步骤B4：通信双方通过常规的后处理过程，获得最终安全的密钥。