[发明专利]一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法

说明书

本发明提供的一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法，其中发送端内生量子随机数的方法中引入时钟精确延时模块和时域平衡零拍探测器，接收端内生量子随机数的方法中对用于校准散粒噪声基准的数据进行复用，实现了量子随机数的内生，使得连续变量量子密钥分发系统无需专用的量子随机数产生模块，有效降低成本；同时在一定程度上减小密钥分发系统的体积和重量，简化了连续变量量子密钥分发系统的结构，有效提升了系统的适用性。

技术领域

本发明涉及连续变量量子保密通信领域，尤其涉及一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，万物互联正在成为现实，它极大的方便了人们的日常生活。而实现万物互联的关键因素之一即是通信技术。通信技术在给人们带来极大便利的同时，也存在着很大的信息安全风险。随机数在信息安全和保密通信技术领域有着广泛的应用。相比经典产生随机数的方法，量子随机数由于其不可预测的性质，在信息安全领域有着巨大的优势。量子随机数产生的方法主要包括：测量光子路径、光子到达时间、光子数分布、相位噪声、放大自发辐射和真空噪声起伏，其中基于真空散粒噪声起伏方案的量子随机数发生器具有真空态易制备、稳定性好、易于实现高速化和集成化应用。

量子随机数发生器目前的主要应用方向之一是为量子密钥分发方案提供量子随机数。量子密钥分发的显著特点是具有极高的安全性，可实现安全的通信。目前量子密钥分发系统所需的随机数主要由专门的量子随机数发生器模块提供。专门的量子随机数模块的使用会涉及到额外的光源，射频信号源，混频器、滤波器以及专门用于量子随机数发生器的数据采集装置和数据处理装置。这种设计会提高系统的体积、重量和成本，特别是在一些特殊的应用领域，会给系统的使用带来不便。如基于硅基光电子芯片实现连续变量量子密钥分发的领域，为了将系统中量子随机数发生器的光路与密钥分发系统的光路一起集成在芯片中，需额外单独设计量子随机数发生器，增加了研发难度的同时，还增大了系统的成本、体积和重量。在基于自由空间传输的密钥分发领域，连续变量方案抗杂散光的干扰能力较强，近年来很多研究组将其搭载在航空器，甚至小型无人机中进行测试。这些测试原则上要求密钥分发系统的体积尽量小，重量尽量轻。

因此，急需一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法来简化密钥分发系统的硬件结构，降低系统的成本和体积。

发明内容

为简化连续变量量子密钥分发系统的结构，降低成本，提供了一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法，连续变量量子保密通信装置的发送端和接收端无需使用专用的量子随机数发生器就可以产生通信所需的量子随机数，简化了密钥分发系统的硬件结构，有效地降低了系统的成本和体积。

为实现本发明目的而提供的一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法，其特征在于：包括有发送端内生量子随机数的方法和接收端内生量子随机数的方法，

所述发送端内生量子随机数的方法，是在连续变量量子密钥分发系统发送端的脉冲激光光源的出射端设置第一保偏耦合器，将脉冲光分为第一脉冲光和第二脉冲光；

第一脉冲光用于正常的密钥分发系统使用，进入第二保偏耦合器后分为信号光和本振光，信号光经过信号调理模块后，再与本振光共同通过光场偏振合束模块，信号光和本振光以时间复用和偏振复用的形式在量子信道中传输；