一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法技术

本申请提供一种QKD强度调制器电压反馈方法，首先优化设置信号态、诱骗态和真空态所需要的调制电压值，使得各个调制电压值校准，并使得平均光功率随强度调制器的直流控制端的直流电压变化而变化，也即，平均光功率相对于直流控制端的直流电压是敏感的，从而利用平均光功率对强度调制器的输出功率进行反馈，由于平均光功率中同时包含了信号态、诱骗态和真空态的信息，在直流电压反馈过程中，无需像现有技术中必须中断QKD才能进行不同的电压反馈，从而可以在校准调制电压后，不中断QKD的情况下，实时监测并反馈强度调制结果，综合考虑了信号态、诱骗态和真空态的光强以及所占脉冲比例，无需单独对某一种态的光强进行中断监测，反馈效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法
本专利技术涉及量子保密通信领域，特别是提供了一种量子密钥分发(QuantumKeyDistribution，QKD)强度调制器的电压反馈方法。
技术介绍
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，由量子力学的基本原理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，这带来的一个安全隐患就是，弱相干光源脉冲有一定的几率同时含多个光子，这样窃听者可以进行分离光子数攻击，为解决这个问题，人们提出了诱骗态的BB84量子密钥分发协议来防御攻击。产生诱骗态的方案分为内调制和外调制两种。例如内调制方案在光源上加载不同幅度的电流脉冲信号，产生不同强度的光信号，而外调制是使用例如电光强度调制器(以下简称IM)的器件来产生不同强度的光信号。由于不同幅度驱动电流在时域上的差别，内调制可能导致诱骗态在时域上存在差别，窃听者就可以区分信号态和诱骗态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，应用于QKD系统中，所述QKD系统包括激光器、强度调制器、分束器、光电探测模块、反馈算法模块和强度调制器直流控制端电压驱动模块；所述强度调制器包括直流控制端和射频控制端；/n所述电压反馈方法包括：/n优化设置所述QKD系统中，信号态、诱骗态和真空态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值，所述信号态对应的射频控制端的调制电压值对应的调制相位范围为[10％π,90％π]，使得所述强度调制器输出的实际平均光功率随所述直流控制端直流电压的变化而变化；/n标记所述强度调制器输出的目标平均光功率；/n获取所述强度调制器输出的实际平均光功率；/n...

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，应用于QKD系统中，所述QKD系统包括激光器、强度调制器、分束器、光电探测模块、反馈算法模块和强度调制器直流控制端电压驱动模块；所述强度调制器包括直流控制端和射频控制端；
所述电压反馈方法包括：
优化设置所述QKD系统中，信号态、诱骗态和真空态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值，所述信号态对应的射频控制端的调制电压值对应的调制相位范围为[10％π,90％π]，使得所述强度调制器输出的实际平均光功率随所述直流控制端直流电压的变化而变化；
标记所述强度调制器输出的目标平均光功率；
获取所述强度调制器输出的实际平均光功率；
判断所述实际平均光功率与所述目标平均光功率是否相同；
若否，则调节所述直流控制端的直流电压使得所述实际平均光功率趋近于所述目标平均光功率，并返回所述获取所述强度调制器输出的实际平均光功率的步骤；
若是，则返回所述获取所述强度调制器输出的实际平均光功率的步骤。


2.根据权利要求1所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，在所述调节所述直流控制端的直流电压，使得所述实际平均光功率与所述目标平均光功率相同之后，还包括：
判断所述强度调制器射频控制端的调制电压是否需要校准；
若是，则返回所述优化设置所述QKD系统中，信号态、诱骗态和真空态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值的步骤；
若否，则返回所述获取所述强度调制器输出的实际平均光功率的步骤。


3.根据权利要求1所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，所述优化设置所述QKD系统中，信号态、诱骗态和真空态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值，所述信号态对应的射频控制端的调制电压值对应的调制相位范围为[10％π,90％π]，使得所述强度调制器输出的实际平均光功率随所述直流控制端直流电压的变化而变化，具体包括：
调节所述强度调制器的相位偏差为0；
根据所述强度调制器的半波电压，得到所述信号态对应的调制相位最优值对应的调制电压作为信号态调制电压，对准所述激光器发出的光脉冲和所述信号态调制电压时序，并标记所述强度调制器的射频控制端加载所述信号态调制电压时，所述强度调制器输出的信号态功率值，作为所述信号态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值；
初步设置所述强度调制器射频控制端的待校准诱骗态调制电压，并对准所述激光器发出的光脉冲和所述待校准诱骗态调制电压时序；根据诱骗态功率值与所述信号态功率值关系，确定诱骗态目标功率值；探测所述强度调制器的射频控制端加载所述待校准调制电压时对应的输出功率值；将所述输出功率值与所述诱骗态目标功率值比较，对所述待校准诱骗态调制电压进行迭代调节，直至所述输出功率值与所述诱骗态目标功率值相同，将所述输出功率值与所述诱骗态目标功率值相同时的待校准诱骗态调制电压作为所述诱骗态对应的所述强度调制射频控制端的调制电压值。


4.根据权利要求1所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，所述标记所述强度调制器输出的目标平均光功率，具体包括：
根据QKD正常运行时的参数，设置所述信号态、所述诱骗态和所述真空态的脉冲比例，并根据优化设置后的所述信号态、所述诱骗态和所述真空态的调制电压进行随机触发；
利用光电探测器探测得到所述强度调制器输出的光功率值，标记所述光功率值为所述强度调制器输出的目标平均光功率。


5.根据权利要求1所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，所述获取所述强度调制器输出的实际平均光功率，具体包括：
采用光电探测器探测所述QKD输出的功率，作为所述强度调制器输出的实际平均光功率。


6.根据权利要求3所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，所述调节所述强度调制器的相位偏差为0，具体包括：
预设所述直流控制端加载的直流信号的直流电压，并保持不变；
所述强度调制器射频控制端加载第一测试序列，所述第一测试序列采用QKD正常运行时的编码脉冲序列，
将所述第一测试序列中的偏置电压位置对准所述激光器发出的光脉冲时序，使得所述实际平均光功率只受相位偏差影响；
通过调节所述强度调制器的偏置端口的偏置电压，找到所述实际平均光功率的最小值，得到所述相位偏差为0。


7.根据权利要求6所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，所述根据所述强度调制器的半波电压，得到所述信号态对应的调制相位最优值对应的调制电压作为信号态调制电压，对准所述激光器发出的光脉冲和所述信号态调制电压时序，并标记所述强度调制器的射频控制端加载所述信号态调制电压时，所述强度调制器输出的信号态功率值，作为所述信号态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值；具体包括：
触发激光器输出信号态光脉冲，关闭其他态的光脉冲；
所述强度调制器射频控制端加载第一测试序列，所述第一测试序列采用QKD正常运行时的编码脉冲序列，所述第一测试序列中的信号态调制电压为根据所述强度调制器的半波电压得到的所述信号态对应的调制相位最优值对应的调制电压；
将所述第一测试序列中的信号态调制电压与所述信号态光脉冲的时序对准；
探测调制后的信号态光功率；
将所述调制后的信号态光功率标记为信号态的目标信号态光功率，对应的第一测试序列中的信号态调制电压标记为信号态调制电压。


8.根据权利要求7所述的量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，其特征在于，所述初步设置所述强度调制器射频控制端的待校准诱骗态调制电压，并对准所述激光器发出的光脉冲和所述待校准调制电压时序；根据诱骗态功率值与所述信号态功率值关系，确定诱骗态目标功率值；探测所述强度调制器的射频控制端加载所述待校准诱骗态调制电压时对应的输出功率值；将所述输出功率值与所述诱骗态目标功率值比较，对所述待校准诱骗态调制电压进行调节，直至所述输出功率值与所述诱骗态目标功率值相同，将所述输出功率值与所述诱骗态目标功率值相同时的待校准诱骗态调制电压作为所述诱骗态对应的所述强度调制射频控制端的调制电压值，具体包括：
触发激光器输出诱骗态光脉冲，关闭其他态的光脉冲；
所述强度调制器射频控制端加载所述第一测试序列；
将所述第一测试序列中的待校准诱骗态调制电压与所述诱骗态光脉冲的时序对准；
探测调制后的诱骗态功率值；
采用校准算法比较所述诱骗态功率值和诱骗态目标功率值比较，对所述待校准诱骗态调制电压进行调节；
迭代所述探测调制后的诱骗态功率值步骤和所述采用校准算法比较所述诱骗态功率值和诱骗态目标功率值比较，对所述待校准诱骗态调制电压进行调节的步骤，直至所述诱骗态功率值与所述诱骗态目标功率值相同；
将使得所述诱骗态功率值与所述诱...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤艳琳，许穆岚，
申请(专利权)人：科大国盾量子技术股份有限公司，上海国盾量子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34