连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置及方法，涉及量子保密通信技术领域，该方法包括：Sagnac环、两个相位调制器、随机数生成模块和射频放大模块；所述随机数生成模块与射频放大模块相连接，两个所述相位调制器位于Sagnac环内；所述射频放大模块的两个输出口分别连接到Sagnac环内部两个相位调制器的射频端口；所述Sagnac环的输入端输入未调制光脉冲信号，所述Sagnac环的输出端输出高斯调制信号。本发明专利技术通过两个相位调制器级联进行二次调制，将所需调制电压范围从两倍半波电压降低为一倍，更利于调制模块的实现。更利于调制模块的实现。更利于调制模块的实现。

【技术实现步骤摘要】
连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置及方法


[0001]本专利技术涉及量子保密通信
，具体地，涉及一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置及方法。

技术介绍

[0002]在信息化高度发达的当今社会，各领域均被数字信息全方位覆盖。随着人们对信息技术的愈发依赖，信息价值远超以往，保障信息传输的安全性也愈发重要。量子密钥分发为合法通信双方提供了一种安全的密钥分发方案，从物理层面上保障信息传输的安全性。连续变量量子密钥分发是量子密钥分发方案中的一种，该方案具备探测易实现，设备易集成，与经典光通信易兼容等优势，受到了人们的重视，成为了具有竞争力的量子密钥分发实用化方案。
[0003]连续变量量子密钥分发中普遍采用的调制方案是高斯调制方案，也是被严格证明具备无条件安全性的调制方案。然而，与经典通信中所采取的离散调制相比，高斯调制的实现难度更大。常见的高斯调制实现方案采用强度调制器和相位调制器级联的方式，并在其上分别加载瑞利分布的随机数和均匀分布的随机数，进而保障生成信号的正则分量服从高斯分布(D.Huang,P.Huang,D.K.Lin and G.H.Zeng,“Long
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distance continuous
‑
variable quantum key distribution by controlling excess noise”,Scient ific Reports,2016,6(1):19201.)。然而，该方案由于采用强度调制器，其偏置电压会随时间发生漂移，严重影响系统性能，且稳偏装置会增加系统的复杂性。近期提出的一种基于马赫
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曾德尔干涉仪的偏置无关的高斯调制光信号产生装置及方法，虽然去除了强度调制器偏置漂移的影响，但由于干涉仪两臂光程会发生缓慢变化，需要精确控制马赫
‑
曾德尔干涉仪两臂的光延迟。同时上述两种方案均需要将调制电压放大到两倍半波电压范围才能实现高斯调制，这对射频放大模块放大电压提出了极高的要求。
[0004]综上，当前高斯调制实现装置和方法在稳定性和简易性方面都面临不足，不利于连续变量量子密钥分发实用化系统研制。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置及方法，旨在解决目前连续变量量子密钥分发系统中高斯调制量子光信号产生困难，受强度调制器偏置漂移影响导致稳定性差，以及所需调制电压高，实现难度大的问题。
[0006]根据本专利技术提供的一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置及方法，所述方案如下：
[0007]第一方面，提供了一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，所述装置包括：
[0008]Sagnac环、两个相位调制器、随机数生成模块和射频放大模块；
[0009]所述随机数生成模块与射频放大模块相连接，两个所述相位调制器位于Sagnac环
内；所述射频放大模块的两个输出口分别连接到Sagnac环内部两个相位调制器的射频端口；
[0010]所述Sagnac环的输入端输入未调制光脉冲信号，所述Sagnac环的输出端输出高斯调制信号。
[0011]优选的，所述Sagnac环包括光纤延时线、50：50分束器以及两个相位调制器。
[0012]优选的，所述光纤延时线保障光脉冲在Sagnac环中传输时间小于光脉冲序列间隔时间。
[0013]第二方面，提供了一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现方法，所述方法包括：
[0014]搭建前述的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，其包括Sagnac环、两个相位调制器、随机数生成模块和射频放大模块；
[0015]随机数生成模块生成随机数电压信号，并通过射频放大模块对生成的随机数电压信号进行放大作为相位调制器的调制信号；
[0016]未调制的光脉冲信号通过50：50分束器输入到Sagnac环中分离为顺时针传输和逆时针传输的两个光脉冲信号，两者均通过级联的相位调制器进行二次相位调制，调制后的光脉冲信号同时到达50：50分束器进行合路，输出Sagnac环后形成高斯调制后的光信号。
[0017]优选的，所述射频放大模块的两个输出随机数电压信号中，加载在相位调制器1上的调制信号序列为：
[0018]v
PM1
＝V
π1
*[V1(t1)/2，V2(t1)/2，V1(t2)/2，V2(t2)/2，V1(t3)/2，V2(t3)/2，......]；
[0019]加载在相位调制器2上的驱动电信号序列为：
[0020]v
PM2
＝V
π2
*[V2(t1)/2，V1(t1)/2，V2(t2)/2，V1(t2)/2，V2(t3)/2，V1(t3)/2，......]；
[0021]其中，V
π1
，V
π2
分别为相位调制器1和2的半波电压信号，而V1，V2分别为光脉冲顺时针通过和逆时针通过相位调制器时所加调制电压，该值为服从均匀分布随机数电压与服从瑞利分布随机数反余弦之和与差，即：
[0022][0023][0024]其中，变量U服从[0，1]之间的均匀分布，变量R服从瑞利分布。
[0025]优选的，经过50：50分束器进行合路后，所述Sagnac环输出的光脉冲信号为：
[0026][0027]其中，α为初始未调制的光脉冲信号。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0029]1、本专利技术通过采用两个相位调制器和延时线构成了Sagnac环，既避免了传统方法中强度调制器偏置漂移的影响，又由于形成环状结构无需控制光路延迟，提高了高斯调制光信号产生的稳定度和精确度；
[0030]2、本专利技术通过级联两个相位调制器实现光脉冲信号的二次调制，将所需调制电压范围从两倍半波电压降低为一倍，更利于调制模块的实现。
附图说明
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1为本专利技术的一种基于Sagnac环和双相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置示意图；
[0033]图2为实施例中的一种两路相位调制器调制电压信号所需满足的时序图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0035]本专利技术实施例提供了一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，参照图1所示，该装置由Sagnac环、两个相位调制器、随机数生成模块和射频放大模块组成，其中，Sagnac环包括光纤延时线、50：50分束器以及上述两个相位调制器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，其特征在于，所述装置包括：Sagnac环、两个相位调制器、随机数生成模块和射频放大模块；所述随机数生成模块与射频放大模块相连接，两个所述相位调制器位于Sagnac环内；所述射频放大模块的两个输出口分别连接到Sagnac环内部两个相位调制器的射频端口；所述Sagnac环的输入端输入未调制光脉冲信号，所述Sagnac环的输出端输出高斯调制信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述Sagnac环包括光纤延时线、50：50分束器以及两个相位调制器。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光纤延时线保障光脉冲在Sagnac环中传输时间小于光脉冲序列间隔时间。4.一种连续变量量子密钥分发高斯调制实现方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：搭建权利要求1所述的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，其包括Sagnac环、两个相位调制器、随机数生成模块和射频放大模块；步骤2：随机数生成模块生成随机数电压信号，并通过射频放大模块对生成的随机数电压信号进行放大作为相位调制器的调制信号；步骤3：未调制的光脉冲信号通过50:50分束器输入到Sagnac环中分离为顺时针传输和逆时针传输的两个光脉冲信号，两者均通过级联的相位调制器进行二次相位调制，调制后的光脉冲信号同时到达50：50分束器进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，李华生，黄鹏，曾贵华，
申请(专利权)人：上海循态信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：