[发明专利]联合扫描的主动相位补偿方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及量子密钥分发领域，更具体地，涉及一种联合扫描的主动相位补偿方法及装置。

背景技术

相位漂移是相位编码的量子密钥分发（QKD）系统固有的问题，是影响QKD系统实用性能的重要因素之一。单相位扫描主动相位的补偿方案：假设Alice端的相位调制器加载的电压和所调制的相位是线性的，从而只扫描Bob端的干涉曲线。在实际器件中相位调制器加载的电压和所调制的相位并不是线性的，因此提出了四相位扫描法的主动相位补偿方案。但是四相位扫描法需要扫描Bob端的干涉曲线4次，增加了相位扫描的时间和复杂度，且需要Bob将扫描结果通过公共信道传输给Alice，这样Eve便能够获取相位扫描的信息，为实施相位重映射攻击或边信道攻击提供可能，引起相关的安全性问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明首先提出一种联合扫描的主动相位补偿方法，在提高系统安全性的同时，缩短了扫描时间。

为了实现上述目的，其技术方案为：

一种联合扫描的主动相位补偿方法，在Alice端加入一个中间环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。

其中，在一定的时间范围内，中间环的相位差是恒定的，分别换取Alice和Bob端相对中间环的相位漂移，将Alice和Bob端的相位漂移与中间环作比较，得到Alice和Bob端的相位漂移参数。此时Alice端的相位扫描完全是在本地完成，不经过长程光纤，Eve不能获取任何关于Alice端相位扫描的信息或改变Alice端发送的量子态，在这个条件下，Alice端发出的量子态是两两正交的量子态，已知的相位重映射攻击则不能实施。

优选地，所述Alice端的扫描过程为：

S11.将Alice端相位调制器PMA的调相电压从Vmin以步长△V扫描到Vmax，Vmin为最小调相电压，Vmax为最大调相电大；

S12.在各个电压值Vi处等待N个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数Ci，得到一组数据{Vi，Ci}，数据组{Vi，Ci}构成的曲线为Alice端的单光子干涉曲线；

S13.根据Alice端的单光子干涉曲线得到Alice端相位调制器的半波电压V_π,a以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_a,0,V_a,π,

所述Bob端的扫描过程为：

S21.将Bob端相位调制器PMB的调相电压从V’min以步长△V扫描到V’max，V’min为最小调相电压，V’max为最大调相电大；

S22.在各个电压值V’i处等待M个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数C’i，得到一组数据{V’i，C’i}，数据组{V’i，C’i}构成的曲线为Bob端的单光子干涉曲线；

S23.根据Bob端的单光子干涉曲线得到Bob端相位调制器的半波电压V_π,b以及加载0，π/2，π，3π/2相位时的电压V_b,0,V_b,π,

优选地，所述步骤S11中Vmin到Vmax至少覆盖2π的相位范围；所述步骤S21中V’min到V’max至少覆盖2π的相位范围。

优选地，所述Alice端主动相位补偿方式为：

Alice端的单光子干涉曲线中，选取相位差为π的点电压为参考电压V_ref,a，则：

其中，为中间环由长度差引起的固有相位差，为Alice端干涉环的固有相位差，则为随机的相位漂移；

Alice端的相位调制的调制电压工作点即为：