[发明专利]目标测评光脉冲的生成方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种目标测评光脉冲的生成方法、装置及设备，用于量子密钥分发系统，包括：产生构成第一发光序列的光脉冲；调制构成所述第一发光序列的光脉冲以生成构成第二发光序列的光脉冲，其中，所述第二发光序列中的光脉冲具有不同编码状态；以及根据测评要求对所述第二发光序列中的具有非目标编码状态的光脉冲进行消光并保留具有目标编码状态的光脉冲，以生成构成第三发光序列的目标测评光脉冲。本发明能够在不改变量子密钥分发系统的光源模块的正常工作状态的情况下，获得各编码状态的光脉冲信号的更精确的状态参数，以满足测评所需。

技术领域

本发明涉及量子保密通信领域，具体涉及一种用于量子密钥分发系统的目标测评光脉冲的生成方法、装置及设备。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术因能够在通信双方之间产生完全一致的无条件安全的密钥而受到广泛关注。自从1984年BB84方案提出以来，各种理论方案日臻完善，技术实现逐渐成熟并走向实际应用。量子密钥分发与经典密钥体系的根本不同在于其采用单个光子或纠缠光子对作为密钥的载体，由量子力学的三大基本原理(即，海森堡测不准原理、测量塌缩理论、量子不可克隆定律)保证了该过程的不可窃听、不可破译性，从而提供了一种更为安全的密钥体系。

目前，由于单光子源技术还不能满足实用要求，实用的量子密钥分发系统采用的光源方案是将相干光源进行强衰减，得到弱相干光。然而，弱相干态光以一定的概率含有多光子成分，这样窃听者可以进行分离光子数攻击，使其安全成码率受到很大限制。在这样的背景下，人们提出了诱骗态BB84量子密钥分发协议来防御攻击。具体地，通过在激光器发射的信号光中随机掺杂一些不同强度的诱骗光来监测信道和窃听者对光脉冲的影响。结合诱骗态技术，即便使用弱相干光源，BB84协议的成码率也几乎与使用理想单光子源的协议一样。因此，在实验室和工程化实践中，诱骗态BB84量子密钥分发协议受到广泛采纳。

基于诱骗态的BB84量子密钥分发协议的量子密钥分发系统，其发射端光源部分包括光源模块和调制模块，光源模块发出光信号，调制模块对所发出的光信号进行量子态调制和强度调制(即，诱骗态调制)，其中量子态调制使得在相位或偏振上包含四种不同的量子态，即相位态(时间相位态)或偏振态，可用两位随机数表示；其中强度调制使得在强度上包含多种不同的强度，例如典型的信号态、诱骗态和真空态，这三种不同的强度一般按照一定的比例设置，例如设为6:1:1，需要三位随机数表示。以偏振编码方式、诱骗态比例为6:1:1为例，发光编码方式如图1所示。其中偏振态H、V、P和N分别表示量子密钥分发系统的发射端光源部分所发出的光信号为随机选择直角基(H，V)和对角基(P，N)而制备的对应四种偏振态的光信号。

随着量子密钥分发技术的发展，对其实际安全性进行测评的重要性也日益突显。在对量子密钥分发系统各编码的随机态进行不可分辨性量子测评时，通常需要量子密钥分发系统的发射端的光源部分发出特定态的光，例如只发出信号态光，进行相关物理量测量，例如，测量特定态光的波长、幅值、时序等状态参数，而其他非特定态则通过不发光来避免测量时造成的干扰或者误差。具体而言，是通过外部的测评软件发出某特定态光的指令，量子密钥分发系统的发射端的光源部分根据接收到的指令，输出用于测评所需的特定态的光。

图2示出了示例性的现有技术的抽取测评所需的特定态光(例如，信号态光S，或偏振态光H)时量子密钥分发系统的发射端的光源模块输出的发光序列以及调制的时序示意图。具体地，现有技术的抽取测评所需的特定态光的过程主要包括以下步骤(步骤S3和步骤S4的顺序可互换)：

步骤S1：测评软件发出测评目标是某特定态光(特定编码)的指令；

步骤S2：量子密钥分发系统的发射端的光源模块根据随机编码，只在特定态(特定编码)位置发光，在其余非特定态位置不发光，从而形成一个发光序列；或者所述光源模块可以全发特定态的周期光；

步骤S3：通过诱骗态调制模块将所述发光序列的光脉冲调制成相应的信号态、诱骗态或真空态，即对光脉冲进行强度调制；