一種本地主動相位補償系統與方法與流程

本發明涉及量子保密通信領域，具體而言，涉及一種本地主動相位補償系統與方法。

背景技術：

量子密鑰分發基于量子力學基本原理，被證明理論上能實現無條件的安全通信，引起了社會的廣泛關注。量子密鑰分發可分為連續變量的量子密鑰分發和離散變量的量子密鑰分發。其中，離散變量量子密鑰分發系統最接近實際應用，最常用的編碼方式有相位編碼和偏振編碼，對于相位編碼量子密鑰分發系統，相位漂移是影響其實際性能以及能否在實際環境下長期穩定運行的重要因素之一。

現有技術中的相位編碼量子密鑰分發系統的四相位掃描的主動相位補償方案：Bob固定加載調制電壓，掃描Alice端相位調制器的單光子干涉曲線，根據干涉曲線得到Alice的半波電壓及四個相位工作點，然后依次固定Alice的每個工作點，Bob在一定電壓范圍內逐次加載電壓，分別掃描一條單光子干涉的計數曲線，并根據干涉曲線的結果計算編碼矩陣，若編碼矩陣滿足理想編碼矩陣則相位補償完畢，否則，Alice調整工作點，Bob再次掃描單光子干涉曲線。相位補償過程中，Alice每進行一次工作點的調整就需要Bob掃描4條單光子干涉的計數曲線，增加了主動相位補償過程的時間和復雜度。同時，四相法的相位補償過程需要雙方進行信息交互，然而，主動相位補償攻擊(APC)能夠根據交互信息獲得每個光子所加載的確切的相位信息，這可能會給EVE開起新的后門。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種本地主動相位補償系統與方法，以改善上述問題。

第一方面，本發明提供了一種本地主動相位補償系統，包括第一激光光源、第一激光調制處理裝置、第一光強探測裝置、第一控制器、第一光開關、光衰減器以及第二激光光源、第二激光調制處理裝置、第二光強探測裝置以及第二控制器，所述第一控制器分別與所述第一光強探測裝置、所述第一激光調制處理裝置電連接，所述第一激光調制處理裝置、所述第一光開關以及所述光衰減器依次光連接，所述第二控制器分別與所述第二光強探測裝置、所述第二激光調制處理裝置電連接，

在所述第一光開關處于斷開狀態時，所述第一激光光源發出的激光入射進所述第一激光調制處理裝置；

所述第一控制器用于控制所述第一激光調制處理裝置執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于光脈沖經過干涉環的第一長臂光纖和第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調相電壓對沿第一短臂光纖傳輸的一束光脈沖進行相位調制，相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉的操作；

所述第一控制器還用于接收所述第一光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據所述多個調相電壓、所述多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并根據第一光脈沖干涉曲線獲取第一相位調制器的四個第一工作點；

所述第二激光光源發出的激光入射進所述第二激光調制處理裝置；

所述第二控制器用于控制所述第二激光調制處理裝置執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于光脈沖經過干涉環的第二長臂光纖和第二短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中在傳輸過程中加載多個調相電壓在沿第二短臂光纖的傳輸的一束光脈沖進行相位調制，在傳輸完畢后，相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉的操作；

所述第二控制器還用于接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據所述多個調相電壓、所述多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并根據第二光脈沖干涉曲線獲取第二相位調制器的四個第二臨時工作點；

在所述第一光開關處于閉合狀態時，所述第一控制器還用于再次控制所述第一激光調制處理裝置執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬小于光脈沖經過干涉環的第一長臂光纖和第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸，在傳輸過程中固定加載其中一個第一工作點對應的調相電壓對沿第一短臂光纖的傳輸的一束光脈沖進行相位調制；

在第一長臂光纖和第一短臂光纖傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經一長程光纖后入射至所述第二激光調制處理裝置；

所述第二激光調制處理裝置用于將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調相電壓對先沿長臂光纖傳輸，后沿第二短臂光纖的一束光脈沖進行相位調制，傳輸完畢后，使先沿第一長臂光纖傳輸后沿第二短臂光纖傳輸的光脈沖與先沿第一短臂光纖后沿第二長臂光纖的光脈沖進行干涉；

所述第二控制器還用于再次接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的處于多個調相電壓下的光脈沖的多個光強，并依據所述多個調相電壓、所述多個光強掃描出聯合光脈沖干涉曲線，從聯合光脈沖干涉曲線找出一個與其中一個第二臨時工作點關聯的調相電壓對應的點，并通過聯合光脈沖干涉曲線上與該點的關聯的調相電壓和與該點對應的第二臨時工作點關聯的調相電壓的差值得出相位漂移參數，依據所述相位漂移參數調整第二相位調制器的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

第二方面，本發明實施例還提供了一種本地主動相位補償方法，應用于本地主動相位補償系統，應用于本地主動相位補償系統，所述本地主動相位補償系統包括第一激光光源、第一激光調制處理裝置、第一光強探測裝置、第一控制器、第一光開關、光衰減器以及第二激光光源、第二激光調制處理裝置、第二光強探測裝置以及第二控制器，所述第一控制器分別與所述第一光強探測裝置、所述第一激光調制處理裝置電連接，所述第一激光調制處理裝置、所述第一光開關以及所述光衰減器依次光連接，所述第二控制器分別與所述第二光強探測裝置、所述第二激光調制處理裝置電連接，

在所述第一光開關處于斷開狀態時，所述第一激光光源發出的激光入射進所述第一激光調制處理裝置，

所述第一控制器控制所述第一激光調制處理裝置執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過光纖干涉環的第一長臂光纖與第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調相電壓對沿第一短臂光纖傳輸的一束光脈沖進行相位調制，并使相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉；

所述第一控制器接收所述第一光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據所述多個調相電壓、所述多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并獲取第一光脈沖干涉曲線的四個第一工作點；

所述第二激光光源發出的激光入射進所述第二激光調制處理裝置；

所述第二控制器控制所述第二激光調制處理裝置執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過干涉環的第二長臂光纖與第二短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中在傳輸過程中加載多個調相電壓在沿第二短臂光纖的傳輸的一束光脈沖進行相位調制，在傳輸完畢后，將相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉；

所述第二控制器接收所述第二光強探測裝置輸出的接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據所述多個調相電壓、所述多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并獲取第二光脈沖干涉曲線的四個第二臨時工作點；

在所述第一光開關處于閉合狀態時，所述第一控制器再次控制所述第一激光調制處理裝置執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬小于脈沖經過干涉環的第一長臂光纖與第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸；且在傳輸過程中固定加載其中一個第一工作點對應的調相電壓對沿第一短臂光纖的傳輸的一束光脈沖進行相位調制；

在第一長臂光纖和第一短臂光纖傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經一長程光纖通過所述光衰減器后入射至所述第二激光調制處理裝置；

所述第二激光調制處理裝置將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調相電壓對先沿長臂光纖傳輸，后沿第二短臂光纖的一束光脈沖進行相位調制，傳輸完畢后，使先沿第一長臂光纖后沿第二短臂光纖的光脈沖與先沿第一短臂光纖后沿第二長臂光纖的光脈沖進行干涉；

所述第二控制器再次接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的處于多個調相電壓下的光脈沖的多個光強，并依據所述多個調相電壓、所述多個光強掃描出聯合光脈沖干涉曲線，從聯合光脈沖干涉曲線找出一個與其中一個第二臨時工作點關聯的調相電壓對應的點，并通過聯合光脈沖干涉曲線上與該點的關聯的調相電壓和與該點對應的第二臨時工作點關聯的調相電壓的差值得出相位漂移參數，依據所述相位漂移參數調整第二相位調制器的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

與現有技術相比，本發明提供的一種本地主動相位補償系統與方法，由于信號發送端的工作點的確定過程完全在本地完成，信號接收端臨時工作點的確定也完全在本地完成，從而避免了在經典信道傳輸掃描結果，使得EVE無法獲取相位信息，提高了系統安全性；再者信號發送端和信號接收端的本地補償和聯合補償過程掃描的是強光脈沖干涉曲線，縮短了掃描時間，提高了信息占空比。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明實施例提供的第一種本地主動相位補償系統的結構框圖；

圖2為本發明實施例提供的第二種本地主動相位補償系統的結構框圖；

圖3～圖6為本發明實施例提供的第二種本地主動相位補償系統的流程圖。

圖標：101-第一激光光源；102-第一激光調制處理裝置；103-第一光強探測裝置；104-第一控制器；105-第一光開關；106-光衰減器；107-第一短臂光纖；108-第一長臂光纖；109-長程光纖；110-第一強度調制器；111-第一相位調制器；112-第一光分束器；113-第一光耦合器；114-第一法拉第鏡；115-第二法拉第鏡；116-第一單光子探測器；117-第二單光子探測器；118-第一光分束耦合器；201-第二激光光源；202-第二激光調制處理裝置；203-第二光強探測裝置；204-第二控制器；205-第二光開關；206-第二短臂光纖；207-第二長臂光纖；208-第二強度調制器；209-第二相位調制器；210-第二光分束器；211-第二光耦合器；212-第三法拉第鏡；213-第四法拉第鏡；214-第三光開關；215-環形器；216-第二光分束耦合器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1、圖2，本發明實施例提供的一種本地主動相位補償系統，該本地主動相位補償系統包括第一激光光源101、第一激光調制處理裝置102、第一光強探測裝置103、第一控制器104、第一光開關105、光衰減器106以及第二激光光源201、第二激光調制處理裝置202、第二光強探測裝置203以及第二控制器204。第一控制器104分別與第一光強探測裝置103、第一激光調制處理裝置102電連接，第一激光調制處理裝置102、第一光開關以及光衰減器106依次光連接，第二控制器204分別與第二光強探測裝置203、第二激光調制處理裝置202電連接。

其中，第一激光光源101、第一激光調制處理裝置102、第一光強探測裝置103、第一控制器104、第一光開關105構成信號發送端，第二激光光源201、第二激光調制處理裝置202、第二光強探測裝置203以及第二控制器204構成信號接收端。信息發送端獲取四個工作點的方式為：

在第一光開關105處于斷開狀態時，第一激光光源發出的激光入射進第一激光調制處理裝置102。

第一控制器104用于控制第一激光調制處理裝置102執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過光纖干涉環的第一長臂光纖108與第一短臂光纖107時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸，且在傳輸過程中對所述第一相位調制器加載多個調相電壓使沿第一短臂光纖傳輸的光脈沖的相位得到調制，使相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉的操作。

具體地，第一激光調制處理裝置102的結構以及第一控制器104控制第一激光調制處理裝置102執行上述的操作包括但不限于以下兩種：

第一種：

如圖1所示，光纖干涉環為馬赫-曾德爾干涉環，第一激光調制處理裝置102包括第一強度調制器110、第一相位調制器111、第一光分束器112以及第一光耦合器113，第一控制器104分別與第一強度調制器110、第一相位調制器111電連接。

第一激光光源發出激光入射進第一強度調制器110；

第一控制器104用于控制第一強度調制器110將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過馬赫-曾德爾干涉環的第一長臂光纖108與第一短臂光纖107時所引起的時間差；

經第一強度調制器110調制后的光脈沖入射進第一光分束器112，經第一光分束器112后光脈沖被分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸，且在傳輸過程中第一控制器104用于控制第一相位調制器111加載多個調相電壓對沿第一短臂光纖107傳輸的光脈沖進行相位調制，在傳輸完畢后兩束光脈沖入射進第一光耦合器113發生干涉。

第二種：

如圖2所示，光纖干涉環為法拉第干涉環，第一激光調制處理裝置102包括第一強度調制器110、第一相位調制器111、第一光分束耦合器118、第一法拉第鏡114、第二法拉第鏡115，控制器分別與第一強度調制器110、第一相位調制器111電連接，

第一激光光源發出激光入射進第一強度調制器110，第一控制器104用于控制第一強度調制器110將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過法拉第干涉環的第一長臂光纖108與第一短臂光纖107時所引起的時間差；

經第一強度調制器110調制后的光脈沖入射進第一光分束耦合器118，經第一光分束耦合器118后光脈沖被分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸，且在傳輸過程中第一控制器104用于控制第一相位調制器111加載多個調相電壓對沿第一短臂光纖107的傳輸的一束光脈沖進行相位調制，在傳輸完畢后兩束光脈沖分別經第一法拉第鏡114、第二法拉第鏡115反射回第一光分束耦合器118發生干涉。

第一控制器104還用于接收第一光強探測裝置103輸出的多個光強，并依據多個調相電壓、多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并根據第一光脈沖干涉曲線獲取第一相位調制器111的四個第一工作點。

其中，四個第一工作點分別為第一光脈沖干涉曲線的一個周期內的功率極大值點P_a,max、功率半值點功率極小值點P_a,min分別對應的調相電壓值V_a,0、V_a,π以及其中V_a,half＝|V_a,π-V_a,0|。

具體地，獲取四個第一工作點的方式可以為第一控制器104選取第一光脈沖干涉曲線上相鄰的兩個光強值極值點(其中為一個極大值點，另外一個為極小值點)之間為一個周期。當光強處于極大值點p_a,max時，此時干涉的兩光脈沖的相位差為0，也稱為0相點，對應的調相電壓記作V_a,0；當光強處于極小值點p_a,min時，此時干涉的兩光脈沖的相位差為π，也稱為π相點，對應的調相電壓記作V_a,π；根據0相點和π相點得出第一相位調制器111的半波電壓V_a,half＝|V_a,π-V_a,0|；當光強值取時，此時干涉的兩光脈沖的相位差為也稱為相點，對應的調相電壓記作由此得到相點對應的調相電壓為

信息接收端獲取四個第二臨時工作點的方式為：

第二激光光源發出的激光入射進第二激光調制處理裝置202。

第二控制器204用于控制第二激光調制處理裝置202執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過干涉環的第二長臂光纖與第二短臂光纖206時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第二長臂光纖與第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調相電壓對沿第二短臂光纖206傳輸的光脈沖進行相位調制，在傳輸完畢后，使相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉的操作。

具體地，第二激光調制處理裝置202的結構以及第二控制器204控制第二激光調制處理裝置202執行上述的操作包括但不限于以下兩種：

第一種：

如圖1所示，光纖干涉環為馬赫-曾德爾干涉環，第二激光調制處理裝置202包括第二強度調制器208、第二相位調制器209、第二光分束器210以及第二光耦合器211，第二控制器204分別與第二強度調制器208、第二相位調制器209電連接，

第二激光光源發出激光入射進第二強度調制器208，

第二控制器204用于控制第二強度調制器208將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過馬赫-曾德爾干涉環的第二長臂光纖207與第二短臂光纖206時所引起的時間差；

經第二強度調制器208調制后的光脈沖入射進第二光分束器210，經第二光分束器210后光脈沖被分為兩束分別沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中第二控制器204用于控制第二相位調制器209加載多個調相電壓對沿第二短臂光纖206的傳輸的光脈沖進行相位調制，在傳輸完畢后，兩束光脈沖入射進第二光耦合器211發生干涉。

第二種：

如圖2所示，光纖干涉環為法拉第干涉環，第二激光調制處理裝置202包括第二強度調制器208、第二相位調制器209、第二光分束耦合器216、環形器215、第二光開關205、第三法拉第鏡212以及第四法拉第鏡213，第二控制器204分別與第二強度調制器208、第二相位調制器209電連接。

第一光開關105處于斷開狀態，第二光開關205處于切換至與第二強度調制器208連接且第三光開關214切換至與第二光強探測裝置203連接時，

第二激光光源發出激光入射進第二強度調制器208，

第二控制器204用于控制第二強度調制器208將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經過法拉第干涉環的第二長臂光纖207與第二短臂光纖206時所引起的時間差；

經第二強度調制器208調制后的光脈沖入射進第二光分束耦合器216，經第二光分束耦合器216后光脈沖被分為兩束分別沿第二長臂光纖與207第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中第二控制器204用于控制第二相位調制器209加載多個調相電壓對沿第二短臂光纖206傳輸的光脈沖進行相位調制，傳輸完畢后兩束光脈沖分別經第三法拉第鏡212、第四法拉第鏡213反射回第二光分束耦合器216發生干涉。

第二控制器204用于接收第二光強探測裝置203輸出處于多個調相電壓下的多個光強，并依據多個調相電壓、多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并根據第二光脈沖干涉曲線獲取第二相位調制器的四個第二臨時工作點。

其中，四個第二臨時工作點分別為第二光脈沖干涉曲線的一個周期內的功率極大值點P_b,max、功率半值點功率極小值點P_b,min分別對應的調相電壓值V_b,0、V_b,π以及其中V_b,half＝|V_b,π-V_b,0|。

四個第二臨時工作點對應的調相電壓獲取的方式與四個第一工作點的方式相同，在此就不再多做贅述。

在關閉第二激光光源201、第一光開關105處于閉合狀態、第二光開關205切換至與長程光纖109連接、第三光開關214切換至與第二光強探測裝置連接時，第一控制器104還用于再次控制第一激光調制處理裝置102執行將激光調制成光脈沖，且光脈沖的脈寬小于光脈沖經過干涉環的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸；在傳輸過程中對所述第一相位調制器111固定加載第一工作點中的一個調相電壓使沿第一短臂107光纖傳輸的光脈沖相位得到調制。

具體地，第一控制器104執行上述操作的方式也包括兩種，具體請分別參照上述的第一控制器104控制第一激光調制處理裝置102執行上述的操作，在此就不再多做贅述。

在第一長臂光纖108和第一短臂光纖107傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經一長程光纖109通過光衰減器106后入射至第二激光調制處理裝置202；第二激光調制處理裝置202用于將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調相電壓對先沿第一長臂光纖108傳輸，后沿第二短臂光纖206的一束光脈沖進行相位調制，傳輸完畢后，將先沿第一長臂光纖108后沿第二短臂光纖206傳輸的光脈沖與先沿第一短臂光纖107后沿第二長臂光纖207的光脈沖進行干涉。

第二控制器204還用于再次接收第二光強探測裝置203輸出的處于多個調相電壓下的多個光強，并依據多個調相電壓、多個光強掃描出聯合光脈沖干涉曲線。從聯合光脈沖干涉曲線找出一個與其中一個第二臨時工作點關聯的調相電壓對應的點，并通過聯合光脈沖干涉曲線上與該點的關聯的調相電壓和與該點對應的第二臨時工作點關聯的調相電壓的差值得出相位漂移參數，依據所述相位漂移參數調整第二相位調制器209的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

需要說明的是，本實施例中，所述第一光強探測裝置103或第二光強探測裝置203為光電探測器或處于線性工作模式的單光子探測器。

相位補償完畢后，進行密鑰分發的方式可以為當光纖干涉環為法拉第干涉環時，密鑰分發的過程如下：

首先，假設：

發送端的調相電壓值V_a,0,均代表邏輯比特0，V_a,π,均代表邏輯比特1；

接收端從中隨機選擇調相電壓加載相位；

③當第二光分束耦合器處相遇的兩脈沖的相位差為0時，若其中第一單光子探測器116響應，則接收端反推得發送端發送的是比特0；當第二光分束耦合器處相遇的兩脈沖的相位差為π時，若第二單光子探測器116響應，接收端反推得發送端發送的是比特1。

第一步，第一光開關105切換至光衰減器106所在光路，第二光開關205切換至長程光纖109所在的光路，第三光開關214切換至第一單光子探測器所在的光路，使第一單光子探測器116、第二單光子探測器117工作在蓋革模式，并關閉接收端的第二激光光源201。

第二步，發送端按照上述方式重新調制光脈沖寬度，第一控制器104控制脈寬，且光脈沖的脈寬大于光脈沖經過干涉環的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107所引起的時間差。然后光脈沖入射進第一光分束耦合器118被分為兩束脈沖，分別走第一長臂光纖108與第一短臂光纖107，然后兩束光脈沖被第一法拉第鏡114、第二法拉第鏡115反射后一前一后再次進入第一光分束耦合器118。第一控制器104隨機選擇先前確定的四個第一工作點的中的任意一個調相電壓，對經過第一相位調制器111的光脈沖調制一個相位并且為0,π,或的概率是均等的。兩個光脈沖從第一光分束耦合器118出來，一前一后經光衰減器106、長程光纖109和以及第二光分束耦合器113，從而兩個光脈沖被分成了四個脈沖，分別走法拉第干涉環的第二長臂光纖207與第二短臂光纖206，最后被第三法拉第鏡212以及第四法拉第鏡213反射回第二光分束耦合器216。接收端的第二控制器204隨機選擇第二工作點的中任意的一個調相電壓，對一前一后兩次經過第二相位調制器209的兩個光脈沖均調制一個相位且為0,或的概率是均等的。四個脈沖中先走第一長臂光纖108、后走第二短臂光纖206的脈沖和先走第一短臂光纖107、后走第二長臂光纖207的脈沖的相位差且兩脈沖在第二光分束耦合器216處干涉，干涉后的脈沖信號會使第一單光子探測器116或第二單光子探測器117發生響應。

第三步：獲得原始密鑰。

當時，若第一單光子探測器116響應，根據假設條件則反推得發送端發送的是比特0；當時，若第二單光子探測器117響應，根據假設條件則反推得發送端發送的是比特1。由此，接收端結合第一單光子探測器116或第二單光子探測器的響應情況，得到原始密鑰。

第四步：對基。

接收端將第二相位調制器209被調制的相位信息通過經典信道發送給發送端，發送端將滿足和的比特的序號發送給接收端，雙方只保留序號對應的比特串，從而得到篩選碼。

第五步：誤碼估計。

接收端隨機選擇篩選碼中的N個比特通過經典信道發送給發送端，發送端將錯誤比特的個數n告知接收端，得到估計誤碼率當誤碼率p≥11％，通信失敗，重新進行密鑰分發，當誤碼率p<11％，進行量子密鑰分發后處理。

第六步：量子密鑰分發后處理

發送端和接收端采用糾錯算法，通過經典信道進行信息交互，將接收端篩選碼中的錯誤糾正；為了確保發送端和接收端協商后的密鑰完全一致，雙方可以通過經典信道比對哈希值。若哈希值相同，則認為密鑰一致；否則，重新進行密鑰分發或繼續進行密鑰協商；根據誤碼率估計、光源分布估計、系統安全性需求及密鑰協商過程的信息交互量等因素進行綜合評估，獲得保密放大的壓縮因子，對密鑰協商后的比特進行壓縮，最終獲得安全密鑰。

請參閱圖3、圖4、圖5、圖6，本發明實施例還提供了一種本地主動相位補償方法，應用于本地主動相位補償系統。需要說明的是，本實施例所提供的本地主動相位補償方法，其基本原理及產生的技術效果和上述實施例相同，為簡要描述，本實施例部分未提及之處，可參考上述的實施例中相應內容。

該本地主動相位補償系統包括第一激光光源101、第一激光調制處理裝置102、第一光強探測裝置103、第一控制器104、第一光開關105、光衰減器106以及第二激光光源201、第二激光調制處理裝置202、第二光強探測裝置203以及第二控制器204。第一控制器104分別與第一光強探測裝置103、第一激光調制處理裝置102電連接，第一激光調制處理裝置102、第一光開關105以及光衰減器106依次光連接，第二控制器204分別與第二光強探測裝置203、第二激光調制處理裝置202電連接。如圖3所示，該光脈沖相位補償步驟包括：

步驟S401：在第一光開關105處于斷開狀態時，第一激光光源發出的激光入射進第一激光調制處理裝置102。

步驟S402：第一控制器104控制第一激光調制處理裝置102將激光調制成光脈沖，然后將光脈沖分為兩束，分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸。

光脈沖的脈寬大于光脈沖經過干涉環的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107時所引起的時間差。

步驟S403：第一激光調制處理裝置102加載多個調相電壓對沿第一短臂光纖傳輸的一束光脈沖進行相位調制，并將相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉。

步驟S404：第一控制器104接收第一光強探測裝置103輸出的處于多個調相電壓下的多個光強。

步驟S405：第一控制器104依據多個調相電壓、多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并根據第一光脈沖干涉曲線獲取第一相位調制器的四個第一工作點。

如圖4所示，該光脈沖相位補償步驟還包括：

步驟S406：第二激光光源201發出的激光入射進第二激光調制處理裝置202。

步驟S407：第二控制器204控制第二激光調制處理裝置202將激光調制成光脈沖，然后將光脈沖分為兩束，分別沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸。

光脈沖的脈寬大于光脈沖經過干涉環的第二長臂光纖207和第二短臂光纖206所引起的時間差。

步驟S408：在傳輸過程中第二激光調制處理裝置202對第二相位調制器209加載多個調相電壓使沿第二短臂光纖206傳輸的光脈沖的相位得到調制，在傳輸完畢后，將相位調制后的光脈沖與未被調制的光脈沖進行干涉。

步驟S409：第二控制器204接收第二光強探測裝置203輸出的干涉后的處于多個調相電壓下的多個光強。

步驟S410：第二控制器204依據多個調相電壓、多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并根據第二光脈沖干涉曲線獲取第二相位調制器的四個第二臨時工作點。

如圖5所示，該光脈沖相位補償步驟還包括：

步驟S411：在第一光開關105處于閉合狀態時，第一控制器104再次控制第一激光調制處理裝置102將激光調制成光脈沖，并將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸。

光脈沖的脈寬小于光脈沖經過干涉環的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107所引起的時間差。

步驟S412：在傳輸過程中第一激光調制處理裝置102對第一相位調制器111固定加載第一工作點中的一個調相電壓使沿第一短臂光纖107傳輸的光脈沖相位得到調制。

步驟S413：在第一長臂光纖108和第一短臂光纖107傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經一長程光纖109通過光衰減器106后入射至第二激光調制處理裝置202。

步驟S414：第二激光調制處理裝置202將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸。

步驟S415：在傳輸過程中第二激光調制處理裝置202對第二相位調制器209加載多個調相電壓使沿第二短臂光纖207傳輸的光脈沖的相位得到調制。

如圖6所示，該光脈沖相位補償步驟還包括：

步驟S416：傳輸完畢后，將先沿第一長臂光纖108后沿第二短臂光纖206的光脈沖與先沿第一短臂光纖107后沿第二長臂光纖的光脈沖進行干涉。

步驟S417：第二控制器204再次接收第二光強探測裝置203輸出的處于多個調相電壓下的多個光強。

步驟S418：第二控制器204依據多個調相電壓、多個光強掃描出聯合光脈沖干涉曲線。

步驟S419：第二控制器204從聯合光脈沖干涉曲線找出一個與第二臨時工作點中的一個調相電壓相對應的點。

步驟S420：第二控制器204通過聯合光脈沖干涉曲線上該點的電壓值和與之對應的第二臨時工作點的調相電壓值的差值得出相位漂移參數，依據所述相位漂移參數調整第二相位調制器209的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

綜上所述，本發明提供的一種本地主動相位補償系統與方法，由于信號發送端的臨時工作點過程完全在本地完成，信號接收端臨時工作點的確定也完全在本地完成，從而避免了在經典信道傳輸掃描結果，使得EVE無法獲取相位信息，提高了系統安全性；再者信號發送端和信號接收端的本地補償和聯合補償過程掃描的是強光脈沖干涉曲線，縮短了掃描時間，提高了信息占空比。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和系統，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的多個實施例的裝置、系統和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。

另外，在本發明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述系統的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、系統、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、系統、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、系統、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、系統、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、系統、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、系統、物品或者設備中還存在另外的相同要素。