專利名稱：連續變量量子密鑰分發系統及其相位補償方法
技術領域：
本發明涉及光纖量子通信技術領域，具體涉及ー種連續變量量子密鑰分發系統及其相位補償方法。
背景技術：
量子密碼學是基于經典密碼體制和量子物理體制的新型密碼體制，這種密碼體制的安全性由量子自身的內秉屬性所保證，具體來說，是由量子不可克隆定理和海森堡測不準原理保證了量子密碼具有無條件安全性和對竊聽的可檢測性，使得量子密碼具有良好的性能和前景。1969年，由S. Wiesner首先提出量子密碼思想，但并沒有受到人們的重視。1984 年，美國科學家C. H. Bennett和加拿大密碼學家G. . Brassard提出國際上第一個量子密鑰
分發協議-BB84協議,這個協議得到了廣泛的認可,不久由Bennett和Brassard采用微
弱激光脈沖作為量子信號發生器首次實現基于BB84協議的自由空間中的量子密鑰分發實驗。從此，進入了由經典密碼體系進入量子密碼體系的時代，量子密碼學成為國際上普遍關注的課題之一，各國學者和科學家在理論和實驗上從不同的角度開展量子密碼研究，并且得到了各國政府的重視和鼎力支持。因此，量子密碼學發展迅速，內容得到了極大的擴充，涉及了量子密鑰分發、量子密鑰驗證、量子數據加密、量子秘密共享、量子身份認證、量子簽名、量子比特承諾、量子不經意傳輸、量子多方計算以及量子密碼的信息理論。量子密鑰分發可以分為尚散變量量子密鑰分發和連續變量量子密鑰分發，BB84協議是基于離散變量的量子密鑰分發實驗，所以剛開始，國際上絕大多數的學者目光是對準的是離散變量量子密鑰分發的研究，并且得到了很多技術上的突破。但是連續變量量子密鑰分發也有著自己的優勢，因此，慢慢的人們目光開始轉移到連續變量量子密鑰上的研究。Ralph在1999年首先從實驗角度提出連續變量進行量子密鑰分發的概念并分析其安全性，從此開啟了連續變量量子密鑰分配的研究大幕，并且各種方案相繼被提出。例如基于壓縮態的量子密鑰分配方案；基于壓縮態的連續變量糾錯碼；全連續態的量子密鑰分配等等。2003年，F. Grosshans提出了基于相干態高斯調制的連續變量量子密鑰分發方案，該方案引起了學術界的極大關注，因為這種方案實現比較容易，并且后來這個方案的安全性得到了嚴格的證明。在該方案中，量子態的檢測采用的是零差檢測，不需要單光子探測器。相比于壓縮光，相干光制備比較容易，所以該實驗方案的可重復性較高，也是目前各個研究機構重視和采用最多的ー種方案。連續變量量子密鑰分發作為量子密碼學的ー個核心的分支，連續變量量子密鑰分發從物理上是無條件安全的，經典加密方法一次ー密也是絕對安全的，那么，連續變量量子密鑰分發后可以采用一次一密加密明文或者采用量子方法加密明文，這兩者都是絕對安全的。從這可以看出連續變量量子密鑰分發系統在量子密碼學中的重要地位。與傳統光纖通信中的相位補償相比較，在連續變量量子密鑰分發系統中，有著極大的不同，傳統光纖通信中所有的光源都是強光，無論是頻率，相位，時間調制等，環境對相位變化影響有限，主流是用鎖相環來消除環境帶來的相位擾動。但是連續變量量子密鑰分發系統中，信號光的強度在量子級別上的非常小，非常容易收到環境因素和系統噪聲帯來的影響，產生非常大的隨即的相位漂移，而這是不能通過任何鎖相環來消除的，必須尋找另外的方法來實現。本發明的目的在于針對連續變量量子密鑰分發系統相位補償方案的空白，提出了一種全新的基于連續變量量子在光纖中特性的相位補償實現方案，是連續變量量子密鑰分發系統實用化中ー個關鍵技術，克服了在光通信過程中連續變量量子受到環境的影響對相位的干擾。
發明內容
本發明的目的在于提供ー種連續變量量子密鑰分發系統，以解決現有技術中連續變量量子密鑰分發系統存在容易受環境因素影響產生相位漂移的技術問題。本發明的另一目的在于提供ー種連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，以解·決現有連續變量量子密鑰分發系統存在的受環境因素影響產生相位漂移的技術問題。為達到上述目的，本發明的目的在于提供ー種連續變量量子密鑰分發系統，包括發送端和接收端，發送端包括發送端光路部分和發送端控制器模塊，接收端包括接收端光路部分和接收端控制器模塊，其中，發送端光路部分包括依次連接的激光器、第一分束器、第一偏振控制器、幅度控制器、第一相位調制器、衰減器和耦合器，其中，分束器還與耦合器連接；激光器用以產生激光，激光出來后經過第一分束器分成2束，I束信號光和I束本振光，一束信號光經過偏振控制器、幅度控制器、相位控制器和衰減器，衰減后的信號光與另外I束本振光在耦合器相遇并耦合成I束激光發送至傳輸信道；發送端控制器模塊包括真隨機密鑰產生器、模擬電壓輸出控制電路和觸發時鐘電路，真隨機密鑰產生器用以產生真隨機密鑰，第一模擬電壓輸出控制電路分別與真隨機密鑰產生器、幅度調制器和第一相位調制器連接，用以將真隨機密鑰產生器產生的密鑰發送至幅度調制器和第一相位調制器，由幅度調制器和相位調制器將密鑰調制到激光脈沖上，并根據第一相位調制器的調節范圍，計算相位補償幀，隨機將相位補償幀發送至第一相位調制器，由第一相位調制器將相位補償幀調制到激光脈沖上，然后通過衰減器衰減到量子級別的光脈沖。；觸發時鐘電路與激光器連接，用以觸發激光器；接收端光路部分包括偏振動態控制器、偏振分束器、第二相位調節器、第二偏振控制器、第二分束器和相干檢測器，偏振動態控制器用以消除信號光和本振光在光纖中傳輸后受到環境的干擾而產生的偏振漂移，偏振分束器將消除偏振漂移的激光脈沖分成2束，I束經過第二相位調制器和第二偏振控制器進行失真補償，然后與另I束一起進入第二分束器后分為兩束分別進入相干檢測器進行相干檢測，相干檢測器通過本振光和信號光的干渉作用，把量子級別的信號光的值檢測出來；接收端控制器模塊包括模擬電壓輸入控制電路和第二模擬電壓輸出控制電路，模擬電壓輸入控制電路與相干檢測器相連接，用于接收相干檢測后的電信號；第ニ模擬電壓輸出控制電路與第二相位調制器相連接，通過提取相位補償幀然后計算得出需要補償的電壓，然后輸出這個電壓值到第二相位調制器進行相位補償。為達到上述目的，本發明還提供ー種連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，包括以下步驟(I)連續變量量子密鑰分發系統發送端依據相位調制器的調節范圍，確定發送相位補償幀；(2)根據系統所處的環境，確定相位補償幀的插入信號中的頻率A的取值；(3)連續變量量子密鑰分發系統發送端發送ー個相位補償幀，且接(A-I)個信號幀；(4)連續變量量子密鑰分發系統接收端從相干檢測器輸出信號中采樣，并且提取 出相位補償幀；(5)連續變量量子密鑰分發系統接收端通過提取出的相位補償幀，根據相位補償幀的結構計算需要補償的電壓值；(6)接收端計算出補償電壓值后，通過控制接收端的第二相位調制器把補償電壓值補償到(A-I)個密鑰幀相位上去，實現消去環境和系統噪聲；(7)接收端接收到補償后的(A-I)個密鑰幀，并儲存至原始密鑰文件中；(8)接收端接收到下一個相位補償幀，并提取出相位補償幀，重復步驟(5)至步驟
(7)的操作；(9)發送端已完成密鑰的分發，發送中斷傳輸信號，接收端接收到中斷傳輸信號后，停止接收，密鑰分發完成。依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，步驟(I)中，相位補償巾貞的最佳效果確定為設第一相位控制器的調制范圍為_' +￥:,取N個點作為ー幀，N個點設計為從-V1到+V1的等差數組，相鄰2個點的差值為(2Vノ (N-I))，則相位補償幀為(-V1, -V1+ (2V(N-I))，々2* (2Vノ(N_l))， ......，(2Vノ(N—1))，
+V1X依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，步驟
(I)中，相位補償幀的最簡單結構確定為設第一相位控制器的調制范圍為-Vi +Vi，取N個點作為ー幀，N個點設計為固定一個電壓值V2，則相位補償幀為(V2, V2, V2, ......，V2)。依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，發送端相位補償幀是按照間隔為A的取值循環插入到密鑰分發中，相位補償幀的插入重復頻率為A，即發送端發送了(A-I)個幀的明文后，緊接著發送I幀相位補償幀，相應的，引入相位補償幀帶來的通信額外開銷為(1/A)。依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，上述的N和A的取值選定根據環境條件和系統時鐘頻率來確定，若環境引起的相位抖動范圍為
10^1000之間，系統時鐘頻率為B (MHz)，則N和A的取值必須符合βχ]° > 1000 ....
NxA依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，接收端檢測到相位補償幀后，根據相位補償幀的最佳效果結構計算需要補償的電壓值，具體計算公式為
「 NlXilXVl) τ,ψ= ---F1
N.其中，N1是計算出正弦曲線平移后最大值所在的數組位置；依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，接收端檢測到相位補償幀后，根據相位補償幀的最簡單結構計算需要補償的電壓值，具體計算公式為
V, - V ψ = 360 X く -;
IxVl其中，V3是相位抖動值附加到整個幀內所引起的變化后的固定值。依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，步驟
(6)中的(A-I)個密鑰幀是緊接著上一個相位補償幀的。依照本發明較佳實施例所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，中斷傳輸信號為一段全零數據幀。由于量子信號容易受到環境因素的影響，產生不規則的擾動，并且幅度很大，這是傳統通信上不存在的現象，所以傳統意義上的相位補償方法都不能適用于量子密鑰分發，本發明通過引入額外開銷實現連續變量密鑰分發系統相位補償。由以上可以看出，本發明提供的基于連續變量量子在光纖中特性的相位補償方案，通過引入相位補償幀克服在光通信過程中連續變量量子受到環境的影響對相位的干擾，有效降低了誤碼率，提高了通信質量，通信可靠性高。因此，與現有技術相比，本發明具有誤碼率低、通信可靠的優點。
圖I為本發明連續變量量子密鑰分發系統的結構原理框圖；圖2為本發明實施例的相位補償幀的最優結構示意圖；圖3為本發明實施例的相位補償幀的最簡單結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，具體說明本發明。請參閱圖I，ー種連續變量量子密鑰分發系統，包括發送端和接收端，發送端包括發送端光路部分和發送端控制器模塊，接收端包括接收端光路部分和接收端控制器模塊，其中，發送端光路部分包括依次連接的激光器、第一分束器、第一偏振控制器、幅度控制器、第一相位調制器、衰減器和耦合器，其中，分束器還與耦合器連接；激光器用以產生激光，激光出來后經過第一分束器分成2束，I束信號光和I束本振光，一束信號光經過偏振控制器、幅度控制器、相位控制器和衰減器，衰減后的信號光與另外I束本振光在耦合器相遇并耦合成I束激光發送至傳輸信道；發送端控制器模塊包括真隨機密鑰產生器、模擬電壓輸出控制電路和觸發時鐘電路，真隨機密鑰產生器用以產生真隨機密鑰，第一模擬電壓輸出控制電路分別與真隨機密鑰產生器、幅度調制器和第一相位調制器連接，用以將真隨機密鑰產生器產生的密鑰發送至幅度調制器和第一相位調制器，由幅度調制器和相位調制器將密鑰調制到激光脈沖上，并根據第一相位調制器的調節范圍，計算相位補償幀，隨機將相位補償幀發送至第一相位調制器，由第一相位調制器將相位補償幀調制到激光脈沖上，然后通過衰減器衰減到量子級別的光脈沖。；觸發時鐘電路與激光器連接，用以觸發激光器；接收端光路部分包括偏振動態控制器、偏振分束器、第二相位調節器、第二偏振控制器、第二分束器和相干檢測器，偏振動態控制器用以消除信號光和本振光在光纖中傳輸后受到環境的干擾而產生的偏振漂移，偏振分束器將消除偏振漂移的激光脈沖分成2束，I束經過第二相位調制器和第二偏振控制器進行失真補償，然后與另I束一起進入第二分束器后分為兩束分別進入相干檢測器進行相干檢測，相干檢測器通過本振光和信號光的 干渉作用，把量子級別的信號光的值檢測出來；接收端控制器模塊包括模擬電壓輸入控制電路和第二模擬電壓輸出控制電路，模擬電壓輸入控制電路與相干檢測器相連接，用于接收相干檢測后的電信號；第ニ模擬電壓輸出控制電路與第二相位調制器相連接，通過提取相位補償幀然后計算得出需要補償的電壓，然后輸出這個電壓值到第二相位調制器進行相位補償。本實施例系統將從半導體激光器發出的激光脈沖大幅度衰減產生的準單光子作為信息載體——激光光源屬相干光源，其光子數分布滿足泊松分布，將脈沖激光衰減到平均每個脈沖O. I個光子時，每個脈沖含I個以上光子的概率僅為O. 5%，此時的光脈沖表現出不可克隆等量子屬性，本發明把這種由激光器和衰減器構成的準單光子源作為量子信號發生器。激光器的輸出頻率由觸發時鐘頻率決定，若連續變量密鑰發送端分發速率為R1 (bit/s)，那么為了使得I個光脈沖調制I個信息，觸發時鐘頻率則為R1(Hz)15光脈沖通過1/99分束器，I的那路是信號光，通過偏振控制器使得與99本振光偏振相差90度，然后密鑰通過幅度調制器或者是相位調制器調制到信號光脈沖上，為了把密鑰信息調制準確調制到光脈沖上，那么2路模擬電壓輸出頻率也為R1 (Hz)。調制好后通過耦合器耦合本振光輸出到信道上。經過信道后，偏振動態控制器的作用是消除信道噪聲對光脈沖的偏振影響，通過偏振分束器后，把信號光與本振光分開，信號光通過相位控制器來選擇測量的分量，在經過偏振控制器的微調，使得相干檢測器的輸出為調制輸入信號。檢測輸出的弱光脈沖的頻率為R1 (Hz)，為了能更準備得到調制信息，接收端控制器的A/D采樣速率選取IOOR1 (bit/sノ。為達到上述目的，本發明還提供ー種連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，包括以下步驟(I)連續變量量子密鑰分發系統發送端依據相位調制器的調節范圍，確定發送相位補償幀。發送端中分發密鑰端調制器件調制范圍-V1 +V1,設計相位補償幀來進行相位補償，消除環境和系統噪聲等造成的相位擾動。相位補償幀的結構可以多種多祥，本發明提供2種結構，一種是最佳結構，效果最好；另ー種是最簡單結構，最容易實現。如圖2所示,最佳相位補償巾貞結構為取N個點作為ー巾貞，N個點設計為從-Vi到+V1的等差數組，相鄰2個點的差值為(2Vノ(N-I))，即相位補償幀(-V1, -V1+ (2V/(N-I) )，_V2* (2V(N-I))，……，-ν!+(Ν-2)* (2Vノ(N_l) )，+V1X 這樣設置的相位補償幀調制到相位控制器上，輸出的信號是正弦波形，容易計算出環境和系統引入的噪聲值。如圖3所示，最簡單的相位補償幀結構為取N個點作為ー幀，N個點設計為固定
一個電壓值V2，即相位補償幀(V2，V2，V2，......，V2)。采用最簡單的相位補償幀結構也可以
實現相位補償的目的，不過可視性和容錯率上不如最佳結構的相位補償幀。(2)根據系統所處的環境，確定相位補償幀的插入信號中的頻率A的取值。發送端相位補償幀是按照間隔為A的取值循環插入到密鑰分發中，相位補償幀的插入重復頻率為A，即發送端發送了(A-I)個幀的明文后，緊接著發送I幀相位補償幀，相應的，引入相位補償幀帶來的通信額外開銷為(1/A)。 具體的N和A的取值選定根據環境條件和系統時鐘頻率來確定，若環境引起
的相位抖動范圍為1(Γ1000之間，系統時鐘頻率為B(MHz)，則N和A的取值必須符合
Λ X10"
->1000。
NxA(3)連續變量量子密鑰分發系統發送端發送ー個相位補償幀，且接(A-I)個信號幀。(4)連續變量量子密鑰分發系統接收端從相干檢測器輸出信號中采樣，并且提取出相位補償幀。(5)連續變量量子密鑰分發系統接收端通過提取出的相位補償幀，根據相位補償幀的結構計算需要補償的電壓值。接收端檢測到相位補償幀后，根據相位補償幀的結構計算需要補償的電壓值，如果選取的最佳相位補償幀的結構，那么具體計算公式為
Γ N1X(IxV1) τ/ψ =」-----F1其中，N1是計算出正弦曲線平移后最大值所在的數組位置；如果選取的最簡單的相位補償幀的結構，則具體計算公式為
V - V；r = 360 X へ’ -;
ZXr1其中，V3是相位抖動值附加到整個幀內所引起的變化后的固定值。(6)接收端計算出補償電壓值后，通過控制接收端的第二相位調制器把補償電壓值補償到(A-I)個密鑰幀相位上去，實現消去環境和系統噪聲。其中，的(A-I)個密鑰幀是緊接著上一個相位補償幀的。(7)接收端接收到補償后的(A-I)個密鑰幀，并儲存至原始密鑰文件中；(8)接收端接收到下一個相位補償幀，并提取出相位補償幀，重復步驟(5)至步驟
(7)的操作；(9)發送端已完成密鑰的分發，發送中斷傳輸信號，接收端接收到中斷傳輸信號后，停止接收，密鑰分發完成。具體的，中斷傳輸信號為一段全零數據幀。除以上外，連續變量量子密鑰分發開始前，必須進行端與端的同步，同步完后，則進入系統初始化階段，確定相位補償幀的結構，然后開始通信。本實施例額外的幀開銷來實現相位補償，也就是弓I入相位補償幀來消除環境引入的噪聲。
相位補償的具體步驟如下連續變量量子密鑰發送端密鑰隨機的通過幅度調制器和第一相位調制器調制到量子光信號載體上，相位補償幀通過第一相位調制器調制到信號光載體上。發送端發送順序為先把I個相位補償幀通過第一相位調制器調制到信號光載體上，然后(A-1)個密鑰幀通過幅度調制器或者第一相位調制器調制到光子載體上，選擇幅度或者第一相位調制器是完全隨機的。發送端就這樣循環發送相位補償幀和密鑰，直到密鑰分發結束的時候。連續變量量子密鑰接受端，提取出相位補償幀，然后通過與相位補償幀相對應的結構選擇相位補償的計算公式，計算出應該補償的相位電壓值。然后把這個相位電壓值通過接受端的第二相位調制器加到接受的信號上，實現相位補償。每當提取出ー個相位補償幀，計算得到當前的相位擾動值，在加到后面的(A-I)密鑰信息上，實現實時的自發相位補償。相干光脈沖衰減到了量子級特別容易受到環境的影響，造成強烈的相位擾動，這些影響使得誤碼率大大的増加。本發明上述的相位補償方案，是完全 能克服上面這些環境的影響，才能進行有效的量子密鑰分發。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.ー種連續變量量子密鑰分發系統，包括發送端和接收端，所述發送端包括發送端光路部分和發送端控制器模塊，所述接收端包括接收端光路部分和接收端控制器模塊，其特征在干， 所述發送端光路部分包括依次連接的激光器、第一分束器、第一偏振控制器、幅度控制器、第一相位調制器、衰減器和耦合器，其中，所述分束器還與所述耦合器連接；所述激光器用以產生激光，激光出來后經過第一分束器分成2束，I束信號光和I束本振光，一束信號光經過偏振控制器、幅度控制器、相位控制器和衰減器，衰減后的信號光與另外I束本振光在耦合器相遇并耦合成I束激光發送至傳輸信道； 所述發送端控制器模塊包括真隨機密鑰產生器、模擬電壓輸出控制電路和觸發時鐘電路，所述真隨機密鑰產生器用以產生真隨機密鑰，所述第一模擬電壓輸出控制電路分別與所述真隨機密鑰產生器、幅度調制器和第一相位調制器連接，用以將所述真隨機密鑰產生器產生的密鑰發送至所述幅度調制器和第一相位調制器，由幅度調制器和相位調制器將密鑰調制到激光脈沖上，井根據所述第一相位調制器的調節范圍，計算相位補償幀，隨機將相位補償幀發送至所述第一相位調制器，由所述第一相位調制器將所述相位補償幀調制到激光脈沖上，然后通過衰減器衰減到量子級別的光脈沖。； 所述觸發時鐘電路與所述激光器連接，用以觸發所述激光器； 所述接收端光路部分包括偏振動態控制器、偏振分束器、第二相位調節器、第二偏振控制器、第二分束器和相干檢測器，所述偏振動態控制器用以消除信號光和本振光在光纖中傳輸后受到環境的干擾而產生的偏振漂移，偏振分束器將消除偏振漂移的激光脈沖分成2束，I束經過第二相位調制器和第二偏振控制器進行失真補償，然后與另I束一起進入第二分束器后分為兩束分別進入相干檢測器進行相干檢測，所述相干檢測器通過本振光和信號光的干渉作用，把量子級別的信號光的值檢測出來； 所述接收端控制器模塊包括模擬電壓輸入控制電路和第二模擬電壓輸出控制電路，所述模擬電壓輸入控制電路與相干檢測器相連接，用于接收相干檢測后的電信號；所述第ニ模擬電壓輸出控制電路與第二相位調制器相連接，通過提取相位補償幀然后計算得出需要補償的電壓，然后輸出這個電壓值到第二相位調制器進行相位補償。
2.ー種連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)連續變量量子密鑰分發系統發送端依據相位調制器的調節范圍，確定發送相位補償幀； (2)根據系統所處的環境，確定相位補償幀的插入信號中的頻率A的取值； (3)連續變量量子密鑰分發系統發送端發送ー個相位補償幀，且接(A-I)個信號幀； (4)連續變量量子密鑰分發系統接收端從相干檢測器輸出信號中采樣，并且提取出相位補償幀； (5)連續變量量子密鑰分發系統接收端通過提取出的相位補償幀，根據相位補償幀的結構計算需要補償的電壓值； (6)接收端計算出補償電壓值后，通過控制接收端的第二相位調制器把補償電壓值補償到(A-I)個密鑰幀相位上去，實現消去環境和系統噪聲； (7)接收端接收到補償后的(A-I)個密鑰幀，并儲存至原始密鑰文件中； (8)接收端接收到下一個相位補償幀，并提取出相位補償幀，重復步驟(5)至步驟(7)的操作； (9)發送端已完成密鑰的分發，發送中斷傳輸信號，接收端接收到中斷傳輸信號后，停止接收，密鑰分發完成。
3.根據權利要求2所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，其特征在干，步驟(I)中，相位補償幀的最佳效果確定為設所述第一相位控制器的調制范圍為_' +V1，取N個點作為ー幀，N個點設計為從-V1到+V1的等差數組，相鄰2個點的差值為(2V/(N-I))，則相位補償幀為 (-V1, -V1+ (2Vノ(N-I) )，-Vi+2* (2Vノ(N-1))，......，-V^(Nj)*),+N,)0
4.根據權利要求2所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，其特征在干，步驟(I)中，相位補償幀的最簡單結構確定為設所述第一相位控制器的調制范圍為-Vi +V1，取N個點作為ー巾貞，N個點設計為固定ー個電壓值V2，則相位補償幀為(V2, V2, V2,……，V2)。
5.根據權利要求2所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償方法，其特征在干，所述發送端相位補償幀是按照間隔為A的取值循環插入到密鑰分發中，相位補償幀的插入重復頻率為A，即發送端發送了(A-I)個幀的明文后，緊接著發送I幀相位補償幀，相應的，弓丨入相位補償幀帶來的通信額外開銷為(1/A)。
6.根據權利要求3、4、5所述的連續變量量子密鑰分發系統相位補償實現方法，其特征在于，所述N和A的取值選定根據環境條件和系統時鐘頻率來確定，若環境引起的相位抖動范圍為1(Γ1000之間，系統時鐘頻率為B(MHz),則N和A的取值必須符合:
7.根據權利要求3所述的連續變量量子密鑰分發系統相位實現方法，其特征在干，接收端檢測到相位補償幀后，根據相位補償幀的結構計算需要補償的電壓值，具體計算公式為
8.如權利要求4所述的連續變量量子密鑰分發系統相位實現方法，其特征在于，接收端檢測到相位補償幀后，根據相位補償幀的結構計算需要補償的電壓值，具體計算公式為
9.根據權利要求2所述的連續變量量子密鑰分發系統相位實現方法，其特征在干，步驟(6)中所述的(A-I)個密鑰幀是緊接著上一個相位補償幀的。
10.根據權利要求2所述的連續變量量子密鑰分發系統相位實現方法，其特征在于，所述中斷傳輸信號為一段全零數據幀。
全文摘要
本發明涉及一種連續變量量子密鑰分發系統及其相位補償方法，該方法包括以下步驟發送端確定發送相位補償幀及相位補償幀的插入信號中的頻率A的取值；發送端發送一個相位補償幀，且接(A-1)個信號幀；接收端從相干檢測器輸出信號中采樣，提取出相位補償幀；根據相位補償幀計算需要補償的電壓值，通過第二相位調制器把補償電壓值補償到(A-1)個密鑰幀相位上去，實現消去環境和系統噪聲，并將補償后的(A-1)個密鑰幀儲存至原始密鑰文件中；接收端接收到下一個相位補償幀，并提取出相位補償幀，重復上述操作；發送端發送中斷傳輸信號，接收端接收到中斷傳輸信號后，停止接收，密鑰分發完成。本發明具有誤碼率低、通信可靠的優點。
文檔編號H04L9/08GK102868520SQ20121031063
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者申澤源, 肖俊俊, 代文超, 何廣強, 曾貴華 申請人:上海交通大學