[发明专利]一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法

权利要求书

1.一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，针对下行接入网，网络节点端的连续变量量子密钥分发的发送端，分别利用本地本振方案或随路本振方案制备信号光Q，并将制备的信号光Q发送至光分路器，均匀地分解成n路后被发送至n个接收端；然后，每两个不同的接收端随机组成一组，根据不同方式制备的信号光，分别获取该组各接收端对应的本振光；针对每组的两个接收端，分别随机选择或利用共享随机数选取零差测量的正则分量，作为零差探测器的基底；接着，各接收端的本振光与从n路信号光随机选出的一路，一起输入各自的零差探测器，得到各接收端的差分电流作为探测结果；最后，对随机选择或利用共享随机数选取基底两种情况下，将每组的两个接收端的探测结果进行取舍，并将保留的探测结果后处理得到密钥信息。

2.如权利要求1所述的一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，所述的信号光Q为信号光Q₁或信号光Q₂，对应的制备方案分别为：

针对本地本振方案的过程为：

首先，发送端通过激光器，或激光器配合调制器制备脉冲信号；

然后，对脉冲信号进行调制，将至少50％的脉冲信号调制成量子信号光，其余的脉冲信号调制为相位参考光；或者将全部的脉冲信号调制成量子信号光，相位参考光在另外一个频率上调制，调制器在调制过程中将密钥信息加载到量子信号光中；

最后，将调制后的量子信号光和相位参考光耦合并通过衰减器，衰减至符合安全性要求和系统性能要求的水平，得到信号光Q₁；

针对随路本振方案的过程为：

首先，发送端通过激光器，或激光器配合强度调制器制备脉冲信号；

随后，分束器将脉冲信号分成量子信号光及本振光，其中量子信号光通过包含强度调制器和相位调制器的调制模块对量子态进行调制，并通过衰减器制备连续变量量子信号脉冲；调制器在调制过程中将密钥信息加载到量子信号光中；

最后，通过偏振合波器将衰减制备的量子信号光与本振光耦合，得到信号光Q₂。

3.如权利要求1所述的一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，所述的不同方式制备的信号光，获取各接收端的本振光具体为：

当发送端制备的信号光为Q₁时，两个接收端分别利用本地的激光器，或激光器配合调制器，产生各自对应的本振光；

当发送端制备的信号光为Q₂时，两个接收端分别通过动态偏振控制器控制偏振，然后通过偏振分束器将本振光与量子信号光分离，从而获取各自的本振光。

4.如权利要求1所述的一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，所述的每个接收端各自具有一个零差探测器。

5.权利要求1所述的一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，所述的各接收端利用随机选择或共享随机数选取零差探测器的基底，具体为：

随机选择正则分量是指两个接收端A和B都各自随机选择零差探测的x分量或p分量；

共享随机数是指每组的两个接收端之间共享一串0和1比特的随机数，随机数中0、1出现的概率各为50％；针对随机数中的每一位比特，当比特位是1时，接收端A测量零差探测的x分量、另一个接收端B测量零差探测的p分量；当比特位是0时，两个接收端的测量与随机数为1时相反，即接收端A测量零差探测的p分量、另一个接收端B测量零差探测的x分量。

6.权利要求1所述的一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，所述的每组两个接收端获取探测结果的具体过程为：

首先，针对接收端A或B，本振光与随机一路信号光，一起进入零差探测器的3dB耦合器中进行耦合；

接着，通过相位调制器控制本振光与信号光的相位差：对接收端零差探测的基底为x分量，调制该接收端的本振光与信号光的相位差为0度；对零差探测接收端的基底为p分量，调制该接收端的本振光与信号光的相位差为90度；

然后，3dB耦合器输出两路光信号，经光电转化器转化为光电流并相减，得到接收端A或B对应的包含密钥信息的差分电流，作为接收端A或B的探测结果。

7.权利要求1所述的一种下行连续变量量子密钥分发接入网方法，其特征在于，所述的对每组两个接收端的探测结果进行取舍，并获取密钥信息的过程为：

针对随机选取的零差探测基底，两个接收端在两者之间公布各自的探测基底，并选择性的保留探测结果：如果两个接收端的基底不同，则同时保留二者所得的密钥信息；如果两个接收端的基底相同，则依据双方各自取舍概率比为1:1的原则，选取舍弃一方的密钥信息；发送端与保留探测结果的接收端通过后处理从保留的探测结果中提取出密钥信息；因此，接收端保留密钥信息的效率是现有下行接入网的1.5倍；

针对利用共享随机数选取零差探测基底时，两个接收端分别测量x分量和p分量，发送端与保留探测结果的接收端通过后处理从保留的探测结果中提取出密钥信息，密钥数据同时保留，不需要执行密钥取舍，故接收端保留密钥信息的效率是现有下行接入网的2倍。