[发明专利]自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方法及系统

说明书

本发明提供了一种自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方法及系统，包括：步骤S1：产生脉冲光，使用分束器将脉冲信号分为导频信号与量子信号并调制量子信号；步骤S2：导频信号与量子信号偏振复用；步骤S3：监控信号并分离导频信号与量子信号；步骤S4：在接收端使用一个同频率的激光器产生本振光，并与导频信号和量子信号分别进行相干检测；步骤S5：将导频和量子信号的偏振纠正，并对量子信号相位进行补偿。本发明提出了一种适用于自由空间本地本振偏振补偿和相位补偿方案，能够从数据端精确的恢复偏振以及相位，其优点在于不需要使用偏振控制器，并且减少了相位噪声。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，具体地，涉及一种自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方法及系统，更为具体地，涉及一种基于导频偏振复用的自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方案。

背景技术

信息安全在当前计算机和通信技术飞速发展的情况下，愈发重要。其中由于测不准原理等量子力学基本原理的支撑下，具有无条件安全性的量子密钥分发技术孕育而生。量子密钥分发技术总的来说为两大类：离散变量量子密钥分发和连续变量量子密钥分发。其中连续变量量子密钥分发因为具有高码率低成本等特性吸引了国内外众多学者对其理论和应用进行深入研究。对于连续变量量子密钥分发而言，从信道上可以分为光纤信道和自由空间信道；从实现方案上存在随路本振方案和本地本振方案。那么自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方案也是本领域的一个重要方案。

自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方案很有意义，但是也存在着相应问题。首先在本地本振连续变量量子密钥分发方案中本振光由接收端产生，这会导致存在量子信号很大的相位噪声，因此需要发送携带参考相位信息的导频来补偿量子信号的相位偏移。其次若导频和量子信号采用偏振复用的方式，则需要在接收端进行解偏振复用的操作。解偏振复用通常都是通过偏振控制器将光偏振态调节至与偏振分束器匹配的情况，但是在自由空间信道中，信道的透过率是非恒定的，这导致我们无法直接获得到一个有效的反馈值来调节偏振控制器，因此不适用偏振控制器而是在数据端进行解偏振复用是很有意义的。

专利文献CN107566120B(申请号：CN201710899926.2)公开了一种本地本振连续变量量子密钥分发方法及系统，包括如下过程：相干脉冲光源产生、本振光和信号光分离、脉冲信号光传输、双相位调制脉冲信号光、脉冲信号光回传、无噪线性放大器处理以及测量和检测。但该发明的相位噪声控制有限。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方法及系统。

根据本发明提供的一种自由空间本地本振连续变量量子密钥分发方法，包括：

步骤S1：产生脉冲光，使用分束器将脉冲信号分为导频信号与量子信号并调制量子信号；

步骤S2：导频信号与量子信号偏振复用；

步骤S3：监控信号并分离导频信号与量子信号；

步骤S4：在接收端使用一个同频率的激光器产生本振光，并与导频信号和量子信号分别进行相干检测；

步骤S5：将导频和量子信号的偏振纠正，并对量子信号相位进行补偿。

优选地，在所述步骤S1中：

通过激光器产生连续光后再通过一个强度调制器将连续光切割为脉冲光；

通过分束器将脉冲光分为较大功率的导频信号和较小功率的量子信号；信号光通过相位调制器进行QPSK调制；

所述导频信号是和量子信号同时产生的。

优选地，在所述步骤S2中：

信号光和导频信号通过偏振合束器进行偏振复用。

优选地，在所述步骤S3中：