本發明涉及量子通信,具體涉及一種用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置、方法、量子通信系統、存儲介質及電子設備。
背景技術:
1、量子密鑰分發(quantumn?key?distribution,簡稱qkd)系統是量子信息科學的一個核心分支,它利用量子力學的原理來實現安全的通信密鑰分發,確保即使在信息被載獲的情況下,通信雙方也無法被第三方竊取密鑰。qkd系統的特殊之處在于,其安全性基于量子態的物理特性,如是子加和不可克隆原理。okd系統的優點包括:理論上的無條件安全性:基于量子力學原理,任何方式竊聽都會被檢測到,因為竊聽者必須對量子系統進行測量,從而使量子態發生改變,發送者和接收者會察覺到。
2、一套完整的qkd系統由發送端和接收端兩部分,發送端需要對量子態進行編碼,現有的主流的編碼方式主要為偏振編碼、相位編碼和時間-相位編碼,實際系統中編碼通常使用不等臂干涉儀(如mz干涉儀、fm干涉儀和sagnac干涉儀)來實現,由于器件的不完美性或者外界環境噪聲影響,實際量子態的編碼并非bb84協議所要求的編碼態,即編碼態非完全準確,存在一定偏差。但該偏差過大時,會導致qkd系統誤碼率升高,安全成碼率降低甚至無法成碼。現有的編碼誤差檢測方案中,當編碼方式為偏振編碼時,通過偏振分析儀檢測偏振夾角來檢測編碼誤差;當編碼方式為相位編碼時,通過在編碼器輸出端加反射鏡使得輸入光脈沖與返回光脈沖發生干涉來檢測編碼誤差,需要光信號與電信號的時序嚴格對齊,針對不同調制頻率的編碼器得搭建不同的測試環境,對測試環境搭建要求較高。可知,在現有的編碼誤差檢測方方案中,不同的編碼方式采用不同的檢測方案,一種檢測方案僅適用于一種編碼方式,檢測效率低、兼容性不強且設備成本高且需要在往返脈沖光信號上同時加載兩次電信號,操作難度較大。因此,如何實現高效檢測qkd系統的編碼誤差以及簡化檢測qkd系統的編碼誤差的操作難度顯得尤為重要,當檢測到qkd系統的編碼誤差過大時能實時調整,避免qkd系統出現較大的編碼誤差。
技術實現思路
1、本發明實施例提供了一種用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置、方法、存儲介質及電子設備,用以至少部分地解決現有技術存在的缺陷。
2、為了實現上述目的,本發明實施例提供的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置、方法、量子通信系統、存儲介質及電子設備采用以下技術方案:
3、第一方面,本發明實施例提供的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置包括:
4、第一光路,包括不等臂干涉儀。
5、第二光路,包括偏振分束器。
6、第三光路,包括第一光切換模塊及第二光切換模塊。
7、探測模塊,用于探測所述第二光切換模塊輸出的單光子并獲取所述單光子的計數,其中,所述第一光切換模塊的輸入端與qkd系統發送端的輸出端光連接,所述第二光切換模塊的輸出端與所述探測模塊的輸入端光連接。
8、控制模塊,分別與所述第一光切換模塊、所述第二光切換模塊及所述探測模塊電連接,用于根據所述qkd系統發送端的編碼方式,控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊,將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至所述第一光路或所述第二光路或所述第三光路中。
9、所述控制模塊,還用于基于所述單光子的計數,分別計算不同編碼方式下不同編碼態的編碼誤差。
10、在一些示例中,所述控制模塊還用于:
11、當所述qkd系統發送端的編碼方式為偏振編碼時,控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊,使所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊分別與所述偏振分束器光連接,將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至所述第二光路中。
12、在一些示例中,所述控制模塊還用于:
13、當所述qkd系統發送端的編碼方式為相位編碼時,控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊,使所述不等臂干涉儀分別與所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊光連接,將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至所述第一光路中。
14、在一些示例中,所述控制模塊還用于:
15、當所述qkd系統發送端的編碼方式為時間編碼時,控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊,使所述第一光切換模塊與所述第二光切換模塊光連接,將所述第一光切換模塊與所述第二光切換模塊切換至所述第三光路中。
16、在一些示例中,所述不等臂干涉儀的一個臂上設置有可調延時器,所述可調延時器用于調節輸入所述不等臂干涉儀兩個臂的脈沖光之間的光程差,使得輸入所述不等臂干涉儀兩個臂的脈沖光之間的光程差與所述不等臂干涉儀兩個臂輸出的脈沖光之間的光程差一致。
17、第二方面,本發明實施例提供的基于第一方面公開的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置的編碼誤差檢測方法,執行主體為控制模塊,包括以下步驟:
18、獲取qkd系統發送端的編碼方式。
19、當確定所述qkd系統發送端的編碼方式為偏振編碼時,控制第一光切換模塊及第二光切換模塊,使所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊分別與偏振分束器光連接,將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至第二光路。
20、當確定所述qkd系統發送端的編碼方式為相位編碼時,控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊,使不等臂干涉儀分別與所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊光連接,將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至第一光路。
21、當確定所述qkd系統發送端的編碼方式為時間編碼時,控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊,使所述第一光切換模塊與所述第二光切換模塊光連接,將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至第三光路。
22、第三方面,本發明實施例提供的量子通信系統,包括qkd系統發送端、qkd系統接收端及第一方面公開的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置。
23、第四方面,本發明實施例公開的計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序,所述計算機程序用于執行第二方面公開的編碼誤差檢測方法。
24、第五方面,本發明實施例公開的電子設備包括:
25、處理器;
26、用于存儲所述處理器可執行指令的存儲器;
27、所述處理器,用于從所述存儲器中讀取所述可執行指令,并執行所述指令以實現第二方面公開的編碼誤差檢測方法。
28、與現有技術相比,本發明實施例提供的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置、方法、存儲介質及電子設備具有以下有益效果:
29、(1)通過采用第一光切換模塊及第二光切換模塊,僅需要簡單地進行光路切換,即可適用于不同編碼方式的qkd系統編碼誤差的檢測,無須針對不同的編碼方式,搭建不同檢測環境,也不需要昂貴的測試設備,降低了檢測成本,提高了檢測效率;
30、(2)避免了現有方案中電信號須同時加載兩次電壓在往返光信號上,降低了時序調節的難度,簡化了操作難度。
1.一種用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置,其特征在于,所述控制模塊還用于:
3.根據權利要求1所述的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置,其特征在于,所述控制模塊還用于:
4.根據權利要求1所述的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置,其特征在于,所述控制模塊還用于:
5.根據權利要求1所述的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置,其特征在于,所述不等臂干涉儀的一個臂上設置有可調延時器,所述可調延時器用于調節輸入所述不等臂干涉儀兩個臂的脈沖光之間的光程差,使得輸入所述不等臂干涉儀兩個臂的脈沖光之間的光程差與所述不等臂干涉儀兩個臂輸出的脈沖光之間的光程差一致。
6.一種基于權利要求1-5中任一項所述的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置的編碼誤差檢測方法,其特征在于,包括以下步驟:
7.一種量子通信系統,其特征在于,包括qkd系統發送端、qkd系統接收端及權利要求1-5中任一項所述的用于qkd系統的編碼誤差檢測裝置。
8.一種計算機可讀存儲介質,其特征在于,所述存儲介質存儲有計算機程序,所述計算機程序用于執行上述權利要求6所述的編碼誤差檢測方法。
9.一種電子設備,其特征在于,所述電子設備包括: