[发明专利]基于差分相移的连续变量量子密钥分发系统及方法

权利要求书

1.一种基于差分相移的连续变量量子密钥分发系统，其特征在于包括量子密钥发送端、光纤信道和量子密钥接收端；量子密钥发送端连接光纤信道，光纤信道连接量子密钥接收端；量子密钥发送端产生脉冲激光，并将脉冲激光进行随机相位调制，同时进行信号衰减，得到调制好的量子信号；光纤信道将量子密钥发送端调制好的量子信号发送至量子密钥接收端；量子密钥接收端将接收到的量子信号进行正交分量X和正交分量P的随机选择，提取本振光用于时钟同步，然后进行平衡零差探测得到结果，同时量子密钥接收端将输出信号进行后处理；

量子密钥发送端包括连续脉冲激光器、第一电光强度调制器、第二电光强度调制器、第一电光相位调制器、第一分束器、第二电光相位调制器、第一可调衰减器、第二可调衰减器、第一延长线和偏振耦合器；连续脉冲激光器、第一电光强度调制器、第二电光强度调制器、第一电光相位调制器、第一分束器、第二电光相位调制器、第一可调衰减器和偏振耦合器依次串接；第一分束器的第二输出端连接第二可调衰减器的输入端，第二可调衰减器的输出端通过第一延长线连接偏振耦合器的第二输入端；偏振耦合器的输出端为量子密钥发送端的输出端；连续脉冲激光器，用于产生脉冲激光，并发送至第一电光强度调制器；第一电光强度调制器，用于对连续脉冲激光器产生的相干光进行脉冲调制，同时输出额定频率的脉冲相干光信号；第二电光强度调制器，用于对第一电光强度调制器输出的相干激光进行振幅调制，使得调制后的光信号满足瑞利分布；第一电光相位调制器，用于对第二电光强度调制器输出的光信号进行相位调制，使得调制后的光信号满足均匀分布，同时经过第二电光强度调制器和第一电光相位调制器的调制后，信号光呈高斯相干态；第一分束器，用于将经过第一电光相位调制器的脉冲激光分为两束，其中10％的一束为信号光并下发到第二电光相位调制器，90％的一束为本振光并下发到第二可调衰减器；第二电光相位调制器，用于将通过第一分束器分离的信号光进行和的随机相位调制，并发送至第一可调衰减器，经第二电光相位调制器调制后，光场的正交分量X不变，正交分量P服从高斯分布，正交分量X指光的振幅，正交分量P指光的相位；第一可调衰减器将接收的信号光能量衰减至量子水平，变成若相干光，并发送至偏振耦合器；第二可调衰减器用于将接收到的本振光能量衰减至量子水平，变成弱相干光，并通过第一延长线发送至偏振耦合器；第一延长线采用保偏光纤，用于时间复用，避免信号光和本振光之间在传输过程中可能发生的任何偏振和相位漂移；偏振耦合器，用于将量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光耦合至一条光纤上，并通过量子信道传输至接收端；

量子密钥接收端包括第三电光相位调制器、偏振分束器、第二延长线、第二分束器、第三分束器、第四分束器、第一延迟干涉仪、第二延迟干涉仪、第一零差检测器、第二零差检测器和检测模块；第三电光相位调制器接收光纤信道发送的量子信号，并将量子信号发送到偏振分束器；偏振分束器的第一输出端通过第二延长线将信号发送给第三分束器，偏振分束器的第二输出端将信号发送给第二分束器；第三分束器将信号分别发送给第一延迟干涉仪和第二延迟干涉仪；第二分束器将信号分别发送给第四分束器和检测模块；第一延迟干涉仪和第四分束器将信号发送到第二零差检测器中；第二延迟干涉仪和第四分束器将信号发送到第一零差检测器中；其中第三电光相位调制器，用于选择测量正交分量X和正交分量P，并对接收的量子信号进行相位调制；偏振分束器，用于将接收到的量子信号分离为两束光，10％的一束为信号光并通过第二延长线下发到第三分束器中，90％的一束为本振光并下发到第二分束器中；第二延长线采用保偏光纤，避免信号光和本振光之间在传输过程中可能发生的任何偏振和相位漂移；第二分束器，用于将接收的本振光分为两束同频同相且偏振方向相同的子本振光，一束子本振光发送至第四分束器，另一束子本振光发送至检测模块；第三分束器，用于将接收的信号光分为两束同频同相且偏振方向相同的子信号光，一束子信号光经过相位差为0的第二延迟干涉仪发送至第一零差检测器，另一束子信号光经过相位差为的第一延迟干涉仪发送至第二零差检测器；第四分束器，用于将接收的子本振光分为两束同频同相且偏振方向相同的孙本振光，一束孙本振光发送至第一零差检测器，另一束孙本振光发送至第二零差检测器；第二延迟干涉仪产生相位差为0的延迟干涉；第一延迟干涉仪产生相位差为的延迟干涉；第一零差探测器，用于对第四分束器上传的孙本振光和第一延迟干涉仪上传的光信号进行零差检测，并将检测结果发送至检测模块；第二零差探测器，用于对第四分束器上传的孙本振光和第一延迟干涉仪上传的光信号进行零差检测；第二分束器输出的子本振光、第一零差探测器输出的检测结果和第二零差探测器输出的检测结果均上传至检测模块进行后处理；

利用干涉仪将连续光子序列中相邻光子对进行干涉，从而提取相邻光子对间的相位差信息；将干涉仪中的1周期延迟变为2周期或3周期，从而有效增大截取重发攻击对QKD系统误码的影响，使攻击方的攻击变得更易于被发现。