[发明专利]连续变量量子密钥分发系统的相位补偿实现方法

摘要

本发明公开了连续变量量子密钥分发系统的相位补偿实现方法，发送方将初始的连续密钥数据利用相干态进行高斯调制，然后将调制过的信号经过光纤信道发送给接收方；接收方对获得的初始连续密钥数据利用基于正交基展开的算法进行预处理、纠错及保密增强，获取最终安全的密钥。本方法推进了连续变量量子密码的实用化，同时能有效抑制在量子通信过程中量子信号所受到的环境干扰以及人为攻击。

主权项

1.连续变量量子密钥分发系统的相位补偿实现方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤A：发送方将初始的连续密钥数据利用相干态进行高斯调制，然后将调制过的信号经过光纤信道发送给接收方；步骤B：接收方对获得的初始连续密钥数据利用基于正交基展开的算法进行预处理、纠错及保密增强，获取最终安全的密钥；所述步骤A按照以下步骤进行：步骤A1：发送方及接收方对系统进行通信初始化，包括对系统中的信源、调制解调器、检测器以及控制电路进行初始化；步骤A2：发送方利用第一激光器产生信号光；步骤A3：信号光先经过第一幅度调制器进行脉冲调制，然后经过第一相位调制器和第二幅度调制器进行高斯调制，发送方通过高斯调制对相干态正则分量X和P进行编码调制，使信号光的均值和方差服从高斯分布；步骤A4：信号光通过衰减器和隔离器后，送入信道；所述步骤B按照以下步骤进行：步骤B1：接收方利用第二激光器产生本振光；步骤B2：本振光经过第三幅度调制器 和第二相位调制器后，再经过一个隔离器；步骤B3：从信道传输过来的信号光与接收端产生的本振光经过分束器后进行零差检测；步骤B4：进行零差检测之后，在数据后处理阶段利用正交基展开算法进行相位补偿；步骤B5：经过纠错及保密增强，获取最终安全的密钥；所述步骤B4，利用正交基展开算法进行相位补偿按照以下步骤进行：首先在接收端，接收方接收到的信号表示为其中，[r_x r_y]^T表示经过光纤传输后的OFDM信号，[a_x+a_x⁽ⁱ⁾ a_y+a_y⁽ⁱ⁾]^T表示发送端发送的信号，diag(G⁺,G⁺)和diag(G,G)表示基带OFDM系统的调制与解调，表示信道传输响应矩阵，[w_x w_y]^T代表自发放大辐射噪声，diag(Φ_x,Φ_y)表示相位噪声，其中Φ_x＝[ψ_x(0) ψ_x(1) … ψ_x(N‑1)]^T，Φ_y＝[ψ_y(0) ψ_y(1) … ψ_y(N‑1)]^T；然后，将相位噪声利用一组正交基展开，其中，B表示一组正交基，具体的有[Γ_x,i Γ_y,i]^T表示相位噪声的影响；在进行相位补偿时，首先将公式(1)写成其中[ε_x ε_y]^T表示由自发放大辐射引入的错误；定义矩阵和则公式(2)可以写成其中S＝diag(S_P,S_P)，S_P是单位矩阵；[Γ_x^* Γ_y^*]^T可以通过最小二乘法计算得到，即因此，经过相位补偿后，接收端的数据可以按如下公式计算得出，即其中，“Re”代表取复数的实部。