[发明专利]基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法及分发系统

权利要求书

1.一种基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，包括如下步骤：

S1.量子密钥发送端调制量子信号；

S2.量子密钥发送端将调制好的量子信号通过量子信道发送至量子密钥接收端；

S3.量子密钥接收端将接收到的量子信号进行相干检测，从而得到检测结果；

S4.将步骤S3得到的检测结果进行后处理，从而得到最终的量子密钥；具体为对检测结果进行采样并得到幅值信号和相位信号；对于幅值信号，通过滤波器后得到信号强度信息；对于相位信号，首先进行频偏补偿，然后再进行啁啾系数估计，最后通过估计得到的啁啾信息进行差分相位重构并得到差分相位信息；最后对得到的信号强度信息和差分相位信息进行符号判定，从而得到最终的量子密钥；采用如下步骤进行啁啾系数估计：

A.采用如下算式计算激光器的频率啁啾与信号强度：

式中P(t)为信号强度；α为线宽增强因子；κ为绝热啁啾系数；

B.对步骤A得到的算式进行时间积分从而得到相位

式中为初始相位；为激光相位噪声；

C.采用如下算式计算t₁时刻和t₂时刻两个连续符号之间的相位差

D.对步骤C得到的相位差的计算式进行简化得到：

式中T＝t₂-t₁为一个符号周期；

E.量子密钥发送端发送第一测试波形给量子密钥接收端，量子密钥接收端接收第一测试波形后，采用如下算式计算第一啁啾系数c₁：

式中为第一测试波形中相邻的低电平与高电平之间的差分相位；为第一测试波形中相邻的高电平与低电平之间的差分相位；所述的第一测试波形为LHLHLH……循环的测试波形，其中L为低电平，H为高电平；

F.量子密钥发送端发送第二测试波形给量子密钥接收端，量子密钥接收端接收第二测试波形后，采用如下算式计算第二啁啾系数c₂：

式中为第二测试波形中相邻的低电平与低电平之间的差分相位；为第二测试波形中相邻的高电平与高电平之间的差分相位，所述的第二测试波形为LLHHLLHH……循环的测试波形，其中L为低电平，H为高电平。

2.根据权利要求1所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于步骤S1所述的量子密钥发送端调制量子信号，具体为量子密钥发送端产生相干光脉冲，然后进行偏振后再分离为信号光和本振光；信号光通过幅度调制和相位调制后，再与本振光进行耦合，从而得到调制后的量子信号。

3.根据权利要求1所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于步骤S3所述的量子密钥接收端将接收到的量子信号进行相干检测，从而得到检测结果，具体为量子密钥接收端调整接收到的量子信号的偏振态，再将接收信号分为信号光与本振光；本振光通过随机相位调制后，再与信号光进行干涉，并将干涉后的信号通过零差探测器进行检测，从而得到检测结果。

4.根据权利要求3所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的通过滤波器后得到信号强度信息，具体为通过贝塞尔滤波器后得到信号强度信息。

5.根据权利要求4所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的对得到的信号强度信息和差分相位信息进行符号判定，具体为采用基于维特比算法的最大似然序列估计对得到的信号强度信息和差分相位信息进行符号判定。

6.根据权利要求5所述的基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法，其特征在于所述的啁啾系数估计，具体为在量子密钥发送端和量子密钥接收端进行第一次量子密钥传输前，进行一次啁啾系数估计，从而得到啁啾系数。