專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種量子密碼通信領(lǐng)域的技術(shù)，具體地說(shuō)，是一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，信息化、數(shù)字化進(jìn)程不斷加快，信息傳遞和互換越來(lái)越頻繁，因此對(duì)信息傳達(dá)過(guò)程的安全性和可靠性有越來(lái)越高的要求。如何安全地傳遞信息已經(jīng)成為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要問(wèn)題。應(yīng)用密碼學(xué)由此應(yīng)運(yùn)而生，尤其在第二次世界大戰(zhàn)中的廣泛使用，更加體現(xiàn)出了密碼學(xué)的重要性。到目前為止，密碼學(xué)在政治、軍事、經(jīng)濟(jì)、文化等社會(huì)生活的各個(gè)方面都起著重要的作用。經(jīng)典密碼通信可以分為兩大類(lèi)非對(duì)稱(chēng)密碼系統(tǒng)和對(duì)稱(chēng)密碼系統(tǒng)。非對(duì)稱(chēng)密碼系 統(tǒng)又稱(chēng)為公開(kāi)密鑰系統(tǒng)，如現(xiàn)在廣為采用的RSA算法。接收方先選擇一組只有他知道的專(zhuān)用密鑰，依次計(jì)算出相應(yīng)的公開(kāi)密鑰，再將公開(kāi)密鑰分給所以人用來(lái)加密信息。非對(duì)稱(chēng)密碼系統(tǒng)的安全性依賴(lài)于計(jì)算的復(fù)雜度。一旦量子計(jì)算機(jī)研制出世，計(jì)算的速度將會(huì)極大提升，破解非對(duì)稱(chēng)密碼系統(tǒng)的難度將會(huì)顯著降低；對(duì)稱(chēng)密碼系統(tǒng)又稱(chēng)為專(zhuān)用密鑰系統(tǒng)，如公認(rèn)絕對(duì)安全的一次一密包(One-Time-Pad),發(fā)送方與接收方擁有相同的密鑰。密鑰只用一次,并且密鑰長(zhǎng)度不小于信息長(zhǎng)度。這樣安全性就得到了保證，代價(jià)是降低了密碼的使用效率。量子密碼通信與經(jīng)典密碼通信不同，其安全性基于量子物理的基本特性而非計(jì)算的復(fù)雜性。它不是單純利用計(jì)算復(fù)雜性使竊聽(tīng)者在有限時(shí)間內(nèi)不能破譯密碼，而是利用量子力學(xué)的基本原理和特性來(lái)發(fā)現(xiàn)是否有竊聽(tīng)者存在，以此確立合法通信者與竊聽(tīng)者之間對(duì)比出的信息優(yōu)勢(shì)，從而確保通信的安全。因此，在量子計(jì)算不斷發(fā)展的今天，研究并實(shí)現(xiàn)量子密碼技術(shù)是非常必要的。經(jīng)過(guò)這二十幾年的發(fā)展，量子密碼通信已從理論研究逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，主要分為離散變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)和連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。其中離散變量量子密鑰分發(fā)通過(guò)單光子的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于現(xiàn)在還無(wú)法使用理想的單光子源，因此主要是通過(guò)將相干光進(jìn)行衰減，使得每個(gè)脈沖的平均光子數(shù)小于I。激光源的光子數(shù)服從泊松分布，除了含有單光子脈沖之外還含有多光子脈沖。這些多光子脈沖被竊聽(tīng)之后不會(huì)被察覺(jué)，從而影響密碼系統(tǒng)的安全性。使用誘騙態(tài)(Decoy State)可以很大程度上解決這個(gè)問(wèn)題，但是增加了實(shí)際系統(tǒng)的復(fù)雜程度。連續(xù)變量量子密碼起步比離散變量要晚一些，直到1999年Ralph首先提出利用連續(xù)變量進(jìn)行量子密鑰分發(fā)的概念。與離散變量不同，連續(xù)變量將信息編碼在連續(xù)的正則分量上(如正則位置X和正則動(dòng)量P)，在每個(gè)比特上能夠比離散變量編碼更多的信息。采用的光源可以是相干態(tài)、壓縮態(tài)或者糾纏態(tài)。考慮到實(shí)驗(yàn)上的方便，一般都采用相干激光作為光源。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)采用Homodyne檢測(cè)器作為量子檢測(cè)器，與離散變量相比，具有成本上的優(yōu)勢(shì)。因此連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)有著很好的實(shí)用化發(fā)展前景。目前，連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)均采用的雙不等臂干涉結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)很容易受到各種因素的影響。這些因素包括但不限于I.溫度變化鈮酸鋰材質(zhì)的電光調(diào)制器本身對(duì)于溫度的變化比較敏感，不穩(wěn)定的環(huán)境溫度會(huì)在調(diào)制時(shí)產(chǎn)生較大的偏差。2.系統(tǒng)所受到的機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)會(huì)在光纖中產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致折射率發(fā)生改變，使得在光纖中傳輸?shù)墓馄駪B(tài)產(chǎn)生漂移。3.空氣流動(dòng)的影響。空氣流動(dòng)會(huì)對(duì)未緊致固定的光纖產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致偏振態(tài)發(fā)生漂移。4.電磁輻射場(chǎng)的影響電磁輻射(諸如手機(jī)信號(hào)、交流電產(chǎn)生的電磁波)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的電路部分產(chǎn)生比較明顯的干擾，收到的干擾最明顯就是量子檢測(cè)器部分。為了解決這些問(wèn)題，讓連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)能夠具有較高的穩(wěn)定性，我們需要對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)反饋的方式來(lái)校準(zhǔn)，使得系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境干擾具有抵抗 能力，并能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于針對(duì)連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)偏振反饋控制方案的空白，提出了一種全新的偏振反饋控制方案，推進(jìn)了連續(xù)變量量子密碼的實(shí)用化，同時(shí)有效地抑制了在量子通信過(guò)程中連續(xù)變量量子信號(hào)的偏振受到的環(huán)境干擾。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，具體為在發(fā)送端將激光器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)衰減器衰減后通過(guò)保偏分束器分為信號(hào)光和本振光兩束；令信號(hào)光經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制和相位調(diào)制后，通過(guò)衰減器衰減到量子水平，然后與本振光一起通過(guò)偏振耦合器進(jìn)入光纖中傳輸至接收端；在接收端令光纖中傳輸來(lái)的信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)偏振控制器后，通過(guò)偏振分束器分為信號(hào)光與本振光兩束；令信號(hào)光直接進(jìn)入保偏耦合器；令本振光先通過(guò)保偏分束器分為兩束，其中，偏振反饋控制單元接收并根據(jù)其中的一束向動(dòng)態(tài)偏振控制器輸出偏振反饋控制信號(hào)，另一束通過(guò)相位調(diào)制器完成相位補(bǔ)償，與信號(hào)光一起通過(guò)偏振耦合器進(jìn)入量子檢測(cè)器做相干檢測(cè)。優(yōu)選地，在接收端偏振反饋控制單元包括依次連接的光電二極管、放大器、以及有效值轉(zhuǎn)換電路，其中，通過(guò)光電二極管將本振光通過(guò)保偏分束器分出的一束由光脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖，然后通過(guò)放大器放大電脈沖，再令放大后的電脈沖經(jīng)有效值轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為直流反饋電壓輸出到動(dòng)態(tài)偏振控制器。優(yōu)選地，動(dòng)態(tài)偏振控制器通過(guò)改變其內(nèi)部的四個(gè)光纖擠壓器上的電壓對(duì)偏振態(tài)進(jìn)行控制，使直流反饋電壓達(dá)到最大值，具體包括如下步驟步驟(I):動(dòng)態(tài)偏振控制器采集直流反饋電壓；步驟(2):選擇第一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓；步驟(3):適當(dāng)?shù)卦黾涌刂齐妷?，采集此時(shí)反饋回來(lái)的直流反饋電壓；步驟(4):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(3)，否則進(jìn)入步驟(5)；步驟(5):適當(dāng)?shù)販p小控制電壓，采集此時(shí)的直流反饋電壓；步驟(6):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(5)，否則進(jìn)入步驟(7)；
步驟(7):選擇下一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓，進(jìn)入步驟(3)。優(yōu)選地，有效值轉(zhuǎn)換電路采用有效值直流轉(zhuǎn)換器(RMS-DC)來(lái)計(jì)算脈沖信號(hào)的真有效值，有效值直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，完成脈沖電壓到直流電壓的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，在發(fā)送端，將信號(hào)光與本振光通過(guò)偏振復(fù)用的方式在同一根光纖中傳輸；在接收端，通過(guò)偏振分束器將偏振復(fù)用的本振光與信號(hào)光分成兩路后，對(duì)本振光進(jìn)行分光。更為具體地，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述的具有偏振反饋功能的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，包含發(fā)送端和接收端兩部分，發(fā)送端和接收端均由各自的光路部分和電路部分組成。其中所述光路部分主要由激光器、衰減器、保偏分束器、保偏耦合器、法拉第鏡、可調(diào)延時(shí)線(xiàn)、偏振耦合器、偏振分束器、動(dòng)態(tài)偏振控制器、幅度調(diào)制器和相位調(diào)制器組成；所述電路部分由真隨機(jī)密鑰產(chǎn)生器、發(fā)送端和接收端的控制電路、量子檢測(cè)器和偏振反饋控制單元組成。
發(fā)送端激光器產(chǎn)生脈沖激光，經(jīng)衰減器衰減后被10 90保偏分束器分為兩束，10%的一束作為信號(hào)光，90%的一束作為本振光。信號(hào)光經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制和相位調(diào)制后，通過(guò)衰減器衰減到量子水平，然后與本振光一起通過(guò)偏振耦合器進(jìn)入光纖中傳輸。接收端光纖中的信號(hào)通過(guò)動(dòng)態(tài)偏振控制器后，被偏振分束器分為信號(hào)光與本振光兩束。信號(hào)光直接進(jìn)入保偏耦合器，本振光先通過(guò)10 90的保偏分束器分為兩束，10%的一束用來(lái)做為偏振反饋控制信號(hào)，其余通過(guò)相位調(diào)制器完成相位補(bǔ)償，與信號(hào)光一起做相干檢測(cè)。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)延時(shí)線(xiàn)使得雙不等臂干涉結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡。本發(fā)明提出的偏振反饋控制實(shí)現(xiàn)方法分為兩個(gè)階段，分光檢測(cè)階段和偏振校正階段。方案如下分光檢測(cè)階段連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的接收端將收到的信號(hào)用偏振耦合器進(jìn)行偏振解復(fù)用，之后將得到的本振光分出一部分，通過(guò)脈沖轉(zhuǎn)換電路將脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)。脈沖轉(zhuǎn)換電路采用光電二極管將光脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖。由于用于分光檢測(cè)的光強(qiáng)很小，電脈沖信號(hào)很微弱，因此需要使用放大器進(jìn)行放大。放大后的電脈沖用有效值轉(zhuǎn)換器(RMS-DC)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化為直流電壓。偏振校正階段將脈沖轉(zhuǎn)化電路輸出的直流電壓反饋給接收端的動(dòng)態(tài)偏振控制器，動(dòng)態(tài)偏振控制器對(duì)直流反饋電壓進(jìn)行采樣，并通過(guò)下述的偏振反饋控制算法來(lái)持續(xù)調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)偏振控制器，使得直流反饋電壓保持最大值。動(dòng)態(tài)偏振控制器通過(guò)改變其內(nèi)部的四個(gè)光纖擠壓器上的電壓對(duì)偏振態(tài)進(jìn)行控制。偏振反饋算法的主要步驟如下步驟(I):動(dòng)態(tài)偏振控制器采集直流反饋電壓；步驟(2):選擇第一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓；步驟(3):適當(dāng)?shù)卦黾与妷?，采集此時(shí)反饋回來(lái)的直流反饋電壓；步驟(4):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(3)，否則進(jìn)入步驟(5)；步驟(5):適當(dāng)?shù)販p小電壓，采集此時(shí)的直流反饋電壓；步驟(6):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(5)，否則進(jìn)入步驟(7)；步驟(7):選擇下一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓，進(jìn)入步驟(3)。
通過(guò)以上過(guò)程，可以將直流反饋電壓一直保持在最大值狀態(tài)。此時(shí)對(duì)應(yīng)的本振光的強(qiáng)度最強(qiáng)，即實(shí)現(xiàn)了偏振反饋控制的功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下I、安全性方面由于在本發(fā)明中，偏振反饋控制采用分出部分本振光的方法，沒(méi)有對(duì)于信號(hào)光進(jìn)行分光和測(cè)量，根據(jù)量子密鑰分發(fā)的分析理論，本發(fā)明對(duì)密鑰的安全性不會(huì)造成任何影響。2、連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的量子信號(hào)由于達(dá)到了量子級(jí)別，因此在光纖信道的傳輸過(guò)程中特別容易受到環(huán)境干擾，造成偏振漂移，進(jìn)而造成系統(tǒng)的誤碼率的增加。本發(fā)明中的接收端通過(guò)偏振分束器，將本振光和信號(hào)光分開(kāi)；之后對(duì)一部分本振光進(jìn)行檢測(cè)，以得知偏振漂移的程度；這部分本振光強(qiáng)度越小，說(shuō)明漂移的程度越嚴(yán)重；這部分本振光強(qiáng)度達(dá) 到最大時(shí)，即為偏振得到補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。從而能夠有效抑制在量子密鑰分發(fā)過(guò)程中的環(huán)境干擾，使得偏振持續(xù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，降低了誤碼率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖I為根據(jù)本發(fā)明提供的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法的框圖。圖中100為光纖信道，901為發(fā)送端的可調(diào)衰減器，902為發(fā)送端的法拉第鏡，801為接收端的可調(diào)衰減器，802為法拉第鏡，803為真有效值轉(zhuǎn)換電路，804為放大器，805為光
電二極管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本實(shí)施例中，所述連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟如下(I)分光檢測(cè)階段連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的接收端將量子信號(hào)通過(guò)偏振分束器，根據(jù)光的偏振理論及偏振耦合器的性質(zhì)，如果偏振無(wú)漂移，則本振光將會(huì)和信號(hào)光完全分開(kāi)。在存在偏振漂移的情況下，本振光會(huì)泄露一部分到信號(hào)光端，使得本振光自身能量降低。通過(guò)對(duì)分出的一部分本振光進(jìn)行檢測(cè)，可以得知偏振的漂移程度。在偏振匹配的情況下，本振光的強(qiáng)度達(dá)到最大。此時(shí)即為最佳的偏振狀態(tài)。用于連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)所使用的本振光強(qiáng)度很小，每個(gè)脈沖約有IO8個(gè)光子，在時(shí)鐘觸發(fā)頻率為IMHz的情況下，功率只有_48.9dBm。分出的光占本振光能量的10%，即每個(gè)脈沖有約IO7光子，在IMHz的時(shí)鐘頻率下功率為-58. 9dBm。經(jīng)過(guò)光電二極管轉(zhuǎn)換后，得到的電流非常微弱(約為luA)，因此需要放大器對(duì)其進(jìn)行放大。放大器將微弱電流放大到峰值為500mV的脈沖電壓信號(hào)。
放大后的脈沖電壓信號(hào)通過(guò)脈沖轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為直流反饋電壓。本發(fā)明采用有效值直流轉(zhuǎn)換器(RMS-DC)來(lái)計(jì)算脈沖電壓的真有效值，輸出直流電壓。有效值直流轉(zhuǎn)換器在很寬的輸入頻率范圍內(nèi)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，完成脈沖信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換。(2)偏振校正階段脈沖轉(zhuǎn)化電路輸出的直流電壓反饋給接收方的動(dòng)態(tài)偏振控制器，動(dòng)態(tài)偏振控制器對(duì)反饋電壓進(jìn)行采樣，并通過(guò)下述的偏振反饋控制算法來(lái)持續(xù)調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)偏振控制器，使得直流反饋電壓保持最大值。動(dòng)態(tài)偏振控制器通過(guò)改變其內(nèi)部的四個(gè)光纖擠壓器上的電壓VI、V2、V3、V4對(duì)偏振態(tài)進(jìn)行控制，電壓調(diào)節(jié)范圍為-12V到+12V之間。光的偏振態(tài)用邦加球上的點(diǎn)來(lái)描述，斯托克斯參量S1、S2、S3對(duì)應(yīng)著邦加球的坐標(biāo)軸。如果增加電壓Vl或V3，則偏振態(tài)會(huì)繞著SI軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；相反，如果減少Vl或V3，則偏振態(tài)會(huì)繞著SI軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。另一方面，如果增加電壓V2或V4，則偏振態(tài)會(huì)繞著S2軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如果降低V2或V4，偏振態(tài)則會(huì)繞著S2軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由此，只要輸入光的偏振態(tài)與SI和S2的方向都不垂直，那么輸入光的偏振態(tài)都可以通過(guò)操作最少2個(gè)電壓改變到任意一個(gè)偏振態(tài)。·
由此，一個(gè)優(yōu)選的偏振反饋算法的具體流程如下步驟(I):動(dòng)態(tài)偏振控制器的單片機(jī)對(duì)直流反饋電壓采樣并記錄數(shù)據(jù)；步驟(2):四個(gè)光纖擠壓器的控制電壓都置為0V，選擇第一個(gè)光纖擠壓器控制電壓；步驟(3):適當(dāng)?shù)卦黾涌刂齐妷?，此時(shí)偏振態(tài)會(huì)在邦加球上繞著對(duì)應(yīng)的矢量軸做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，采集此時(shí)的直流反饋電壓，如果電壓已經(jīng)達(dá)到了 +12V，則跳至步驟(7)；步驟(4):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟3，否則進(jìn)入步驟(5)；步驟(5):適當(dāng)?shù)販p小控制電壓，此時(shí)偏振態(tài)會(huì)在邦加球上繞著對(duì)應(yīng)的矢量軸做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，采集此時(shí)的直流反饋電壓，如果電壓已經(jīng)達(dá)到了 -12V，則跳至步驟(7)；步驟(6):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(5)，否則進(jìn)入步驟(7)；步驟(7):選擇下一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓，進(jìn)入步驟(3)。通過(guò)以上過(guò)程，可以將直流反饋電壓一直保持在最大值狀態(tài)。根據(jù)上面的分析，這時(shí)對(duì)應(yīng)的本振光強(qiáng)度最強(qiáng)，即本振光沒(méi)有發(fā)生泄漏，偏振達(dá)到最佳狀態(tài)。安全性方面由于在本發(fā)明中，偏振反饋控制采用分出部分本振光的方法，沒(méi)有對(duì)于信號(hào)光進(jìn)行分光和測(cè)量，根據(jù)量子密鑰分發(fā)的分析理論，本發(fā)明對(duì)密鑰的安全性不會(huì)造成任何影響。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的量子信號(hào)由于達(dá)到了量子級(jí)別，因此在光纖信道的傳輸過(guò)程中特別容易受到環(huán)境干擾，造成偏振漂移，進(jìn)而造成系統(tǒng)的誤碼率的增加。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，有效抑制了在量子密鑰分發(fā)過(guò)程中的環(huán)境干擾，使得偏振持續(xù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，降低了誤碼率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體為 在發(fā)送端將激光器產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)衰減器衰減后通過(guò)保偏分束器分為信號(hào)光和本振光兩束；令信號(hào)光經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制和相位調(diào)制后，通過(guò)衰減器衰減到量子水平，然后與本振光一起通過(guò)偏振耦合器進(jìn)入光纖中傳輸至接收端； 在接收端令光纖中傳輸來(lái)的信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)偏振控制器后，通過(guò)偏振分束器分為信號(hào)光與本振光兩束；令信號(hào)光直接進(jìn)入保偏耦合器；令本振光先通過(guò)保偏分束器分為兩束，其中，偏振反饋控制單元接收并根據(jù)其中的一束向動(dòng)態(tài)偏振控制器輸出偏振反饋控制信號(hào)，另一束通過(guò)相位調(diào)制器完成相位補(bǔ)償，與信號(hào)光一起通過(guò)偏振耦合器進(jìn)入量子檢測(cè)器做相干檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在接收端偏振反饋控制單元包括依次連接的光電二極管、放大器、以及有效值轉(zhuǎn)換電路，其中，通過(guò)光電二極管將本振光通過(guò)保偏分束器分出的一束由光脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖，然后通過(guò)放大器放大電脈沖，再令放大后的電脈沖經(jīng)有效值轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為直流反饋電壓輸出到動(dòng)態(tài)偏振控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，動(dòng)態(tài)偏振控制器通過(guò)改變其內(nèi)部的四個(gè)光纖擠壓器上的電壓對(duì)偏振態(tài)進(jìn)行控制，使直流反饋電壓達(dá)到最大值，具體包括如下步驟 步驟(1):動(dòng)態(tài)偏振控制器采集直流反饋電壓； 步驟(2):選擇第一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓； 步驟(3):適當(dāng)?shù)卦黾涌刂齐妷海杉藭r(shí)反饋回來(lái)的直流反饋電壓； 步驟(4):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(3)，否則進(jìn)入步驟(5)； 步驟(5):適當(dāng)?shù)販p小控制電壓，采集此時(shí)的直流反饋電壓； 步驟(6):如果直流反饋電壓增大，則返回步驟(5)，否則進(jìn)入步驟(7)； 步驟(7 ):選擇下一個(gè)光纖擠壓器的控制電壓，進(jìn)入步驟(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，有效值轉(zhuǎn)換電路采用有效值直流轉(zhuǎn)換器來(lái)計(jì)算脈沖信號(hào)的真有效值，有效值直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，完成脈沖電壓到直流電壓的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在發(fā)送端，將信號(hào)光與本振光通過(guò)偏振復(fù)用的方式在同一根光纖中傳輸；在接收端，通過(guò)偏振分束器將偏振復(fù)用的本振光與信號(hào)光分成兩路后，對(duì)本振光進(jìn)行分光。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法，具體為發(fā)送端采用偏振復(fù)用的方式將信號(hào)光與本振光通過(guò)一根光纖進(jìn)行傳輸，接收端通過(guò)偏振分束器將信號(hào)光與本振光分離，其中的偏振反饋控制方法分為兩個(gè)階段在分光檢測(cè)階段，連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的接收端分出一部分本振光，并通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為直流反饋電壓信號(hào)；在偏振校正階段，接收端根據(jù)直流反饋電壓，用反饋算法控制動(dòng)態(tài)偏振控制器，完成偏振校正。本發(fā)明提出了一種全新的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振反饋控制實(shí)現(xiàn)方法，有效地抑制了在光纖通信過(guò)程中連續(xù)變量量子信號(hào)的偏振狀態(tài)受到的環(huán)境干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，推進(jìn)了連續(xù)變量量子密碼的實(shí)用化。
文檔編號(hào)H04B10/85GK102916807SQ201210389008
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者房堅(jiān), 黃端, 何廣強(qiáng), 曾貴華 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)