一种量子密钥分发的同步修正系统技术方案

本发明专利技术公开了一种量子密钥分发的同步修正系统，包括光解波分复用设备、第一光电转换与信号调理电路，第一低延时差一分二扇出电路、TDC时间数字转换单元、控制单元、第二低延时差一分二扇出电路和第二光电转换与信号调理电路，所述同步光通过第二光电转换与信号调理转换为LVDS2信号，LVDS2信号通过第二低延时差一分二扇出电路延时处理后产生LVDS2A信号和LVDS2B信号，所述LVDS2A信号输入到TDC时间数字转换单元中测量时间差；所述LVDS2B信号与LVDS1B信号输入到控制单元用于同步与信号数据采集。本发明专利技术以TDC时间数字转换单元为核心器件，并通过光电转换与信号电路、低延时差一分二扇电路和主控制单元配合，实现了整个系统自动同步修正。自动同步修正。自动同步修正。

【技术实现步骤摘要】
一种量子密钥分发的同步修正系统


[0001]本专利技术涉及量子信息与量子密钥分发领域，具体涉及一种量子密钥分发的同步修正系统。

技术介绍

[0002]在量子密钥分发系统中，由于同步信号光和量子信号光的波长不同或者光传输路径的差异，到达Bob端(QKD系统接收方)的同步信号光脉冲和量子信号光脉冲之间的可能存在延时，导致Bob端接收到的同步信号光和量子信号光的时间可能与Alice端(QKD系统发送方)的原始信号存在一定的偏差。为了保证Alice和Bob之间能够正常分发密钥，必须确保Alice端与Bob端完全时间同步，因此需要补偿这个偏差。
[0003]现有技术中，在时间同步修正阶段，Alice在同步光后固定的时间t发送一个光子，Bob端探测到这个光子后，计算出其落后于同步光的时间t
′
，则t
′
与t的差值Δt即为要修正的时间差。
[0004]现有的同步修正，需要借助于专用的校准设备，操作过程需要人工参与测量。当QKD链路出现故障或升级更换光缆后，要使QKD恢复运行，还需要人工借助专用校准设备重新进行同步修正，整个操作过程复杂，且测量修正的精度不高。
[0005]因此，需要对现有的技术进行进一步地改进，做到无须借助专业校准设备就可以实现Bob端自动同步修正，提高修正精度高，提高灵活性。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，提出了一种无须借助专业校准设备就可以实现Bob端自动同步修正，精度高，灵活性好的量子密钥分发的同步修正系统。
>[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种量子密钥分发的同步修正系统，包括光解波分复用设备、第一光电转换与信号调理电路，第一低延时差一分二扇出电路、时间数字转换单元、控制单元、第二低延时差一分二扇出电路和第二光电转换与信号调理电路，其中：
[0008]所述光解波分复用设备通过光纤分别与所述第一光电转换与信号调理电路、第二光电转换与信号调理电路连接；
[0009]所述第一光电转换与信号调理电路、第一低延时差一分二扇出电路和时间数字转换单元通过电信号依次顺序连接；所述第一低延时差一分二扇出电路以及时间数字转换单元的输出端又与所述控制单元连接；
[0010]所述第二光电转换与信号调理电路、第二低延时差一分二扇出电路和控制单元通过电信号依次顺序连接；
[0011]所述光解波分复用设备将接收的信号光与同步光分开，其中信号光通过第一光电转化与信号调理电路转换为LVDS1信号，LVDS1信号通过第一低延时差一分二扇出电路延时处理后分别输入到时间数字转换单元和控制单元；
[0012]所述同步光通过第二光电转换与信号调理转换为LVDS2信号，LVDS2信号通过第二低延时差一分二扇出电路延时处理后产生LVDS2A信号和LVDS2B信号；
[0013]所述LVDS2A信号输入到时间数字转换单元中，通过时间数字转换单元测量LVDS2A信号与LVDS1A信号的时间差；所述LVDS2B信号与LVDS1B信号输入到FPGA控制单元用于同步光与信号光数据采集。
[0014]优选地，所述第一光电转化与信号调理电路包括单光子探测器和电平转换电路；
[0015]优选地，所述单光子探测器用于接收信号光并将接收到的信号光输入到电平转换电路进行光电转化。
[0016]优选地，所述第二光电转化与信号调理电路包括光电转化管、放大电路和比较电路；
[0017]优选地，所述光电转化管接收同步光，并将其进行光电转化后依次输入到放大电路和比较电路。
[0018]优选地，所述控制单元采用FPGA控制单元。
[0019]优选地，所述时间数字转换单元包括TDC芯片和转换芯片，所述FPGA控制单元输出复位信号经过转换芯片转换为LVDS信号后，复位所述TDC芯片。
[0020]优选地，所述TDC芯片将所述外部晶振通过片上锁相环倍频到工作时钟。
[0021]优选地，所述TDC芯片的计算结果，传送给FPGA控制单元，FPGA控制单元存储接收到的计算结果，用于设置同步修正参数。
[0022]本专利技术有益的技术效果：本专利技术以TDC时间数字转换单元为核心器件，并通过光电转换与信号电路、低延时差一分二扇电路和配合FPGA主控制单元配合，实现了整个系统自动同步修正，本系统无须借助外界校准设备，可自动触发，精确度高，灵活性好。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的整体原理结构框图；
[0024]图2为本专利技术中NB6L11系列芯片内部逻辑框图；
[0025]图3为本专利技术TDC芯片时间测量原理图；
[0026]图4为本专利技术TDC时间数字转换单元电子电路原理图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
[0028]如图1
‑
4所示，一种量子密钥分发的同步修正系统，包括光解波分复用设备、第一光电转换与信号调理电路，第一低延时差一分二扇出电路、时间数字转换单元、控制单元、第二低延时差一分二扇出电路和第二光电转换与信号调理电路，其中，时间数字转换单元采用TDC时间数字转换单元，控制单元采用FPGA控制单元：
[0029]各个部件的连接关系如下：
[0030]所述光解波分复用设备通过光纤分别与所述第一光电转换与信号调理电路、第二光电转换与信号调理电路连接；
[0031]所述第一光电转换与信号调理电路、第一低延时差一分二扇出电路和TDC时间数
字转换单元通过电信号依次顺序连接，所述第一低延时差一分二扇出电路以及TDC时间数字转换单元的输出端又与所述FPGA控制单元；
[0032]所述第一光电转换与信号调理电路、第一低延时差一分二扇出电路和FPGA控制单元通过电信号依次顺序连接；
[0033]所述光解波分复用设备将接收的信号光与同步光分开，其中信号光通过第一光电转化与信号调理电路转换为LVDS1(Low
‑
Voltage Differential Signaling，低电平差分信号1)信号，LVDS1信号通过第一低延时差一分二扇出电路处理后产生LVDS1A(低电平差分信号A1)信号和LVDS2A(低电平差分信号A2)信号，所述LVDS1A信号输入到TDC时间数字转换单元中，LVDS1B输入到FPGA控制单元。
[0034]LVDS1A信号输入到TDC时间数字转换单元后，与LVDS2A信号一起作为TDC的输入激励，由TDC时间数字转换单元计算出LVDS1A与LVDS2A的时间差值。LVDS1B输入到FPGA控制单元后，与LVDS2B一起被FPGA控制单元采集。
[0035]具体地，所述第一光电转化与信号调理电路包括单光子探测器和电平转换电路。
[0036]所述信号光进入第一光电转化与信号调理电路后，经过单光子探测器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发的同步修正系统，其特征在于，包括光解波分复用设备、第一光电转换与信号调理电路，第一低延时差一分二扇出电路、时间数字转换单元、控制单元、第二低延时差一分二扇出电路和第二光电转换与信号调理电路，其中：所述光解波分复用设备通过光纤分别与所述第一光电转换与信号调理电路、第二光电转换与信号调理电路连接；所述第一光电转换与信号调理电路、第一低延时差一分二扇出电路和时间数字转换单元通过电信号依次顺序连接；所述第一低延时差一分二扇出电路以及时间数字转换单元的输出端又与所述控制单元连接；所述第二光电转换与信号调理电路、第二低延时差一分二扇出电路和控制单元通过电信号依次顺序连接；所述光解波分复用设备将接收的信号光与同步光分开，其中信号光通过第一光电转化与信号调理电路转换为LVDS1信号，LVDS1信号通过第一低延时差一分二扇出电路延时处理后分别输入到时间数字转换单元和控制单元；所述同步光通过第二光电转换与信号调理转换为LVDS2信号，LVDS2信号通过第二低延时差一分二扇出电路延时处理后产生LVDS2A信号和LVDS2B信号；所述LVDS2A信号输入到时间数字转换单元中，通过时间数字转换单元测量LVDS2A信号与LVDS1A信号的时间差；所述LVDS2B信号与LVDS1B信号输入到控制单元用于同步光与信号光数据采集。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭邦红，胡敏，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：