[发明专利]一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控装置及方法

权利要求书

1.一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控装置，所述装置应用于QKD系统中，所述QKD系统包括发送方QKD设备及接收方QKD设备，其特征在于，所述装置包括：监控模块、光控制模块、分束器及反射装置；

监控模块输出端与光控制模块第一输入端连接；光控制模块第二输入端与发送方QKD设备连接；光控制模块输出端与分束器输入端通过量子信道连接；分束器第一输出端与接收方QKD设备连接，分束器第二输出端与所述反射装置连接；监控模块输出端与光控制模块第一输入端、光控制模块第二输入端与发送方QKD设备、分束器第一输出端与接收方QKD设备、分束器第二输出端与所述反射装置均通过光纤连接；

所述监控模块包含电学模块与光学模块两个部分；其中，

所述电学模块由FPGA芯片、延时器及单光子探测器构成；所述FPGA芯片与所述延时器电相连；延时器输入端与FPGA芯片连接；延时器输出端与单光子探测器触发信号输入端连接；单光子探测器输出端与FPGA芯片连接；

所述光学模块由激光器、衰减器及环形器构成；所述激光器、衰减器以及环形器由光纤依次相连；

FPGA芯片与激光器输入端电相连；单光子探测器光纤输入端与环形器通过光纤连接；

所述光控制模块为光开关、耦合器及波分复用器件中的其中一种。

2.根据权利要求1所述的一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控装置，其特征在于，所述分束器还可为光开关。

3.根据权利要求1所述的一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控装置，其特征在于，所述监控模块与反射装置可互换位置。

4.根据权利要求1所述的一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控装置，其特征在于，所述反射装置由一个以上反射器构成。

5.基于权利要求1-4任一所述一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控装置的一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

发送方QKD设备进行密钥分配的间隙，FPGA芯片控制激光器开始工作，激光器发送脉冲信号，在经过衰减器之后形成弱相干脉冲光信号；

弱相干脉冲光信号经过环形器入射光纤，通过光控制模块进入量子信道，通过分束器传输到反射装置以及接收方QKD设备；

弱相干脉冲光信号经过反射装置以及接收方QKD设备的反射，经过分束器、量子信道、光控制模块及环形器入射单光子探测器，通过FPGA芯片控制延时器,在不同时刻触发门控模式下的单光子探测器，通过门控模式下的单光子探测器统计反射后的光信号在不同时刻的计数率信息作为量子信道的特征信息，如果量子信道特征发生变化，则认为量子信道受到干扰，发送方QKD设备及时终止密钥分配过程。

6.根据权利要求5所述的一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控方法，其特征在于，所述激光器发送脉冲信号的周期由QKD系统实际量子信道长度确定。

7.根据权利要求5所述的一种量子密钥分发系统量子信道特征实时监控方法，其特征在于，所述延时器的延时范围为覆盖一个脉冲信号的周期。