自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法及系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1：在发送端对本振光和量子信号光进行偏振复用传输；步骤S2：在接收端将本振光和量子信号光分离；步骤S3：利用本振光生成采样时钟；同时对量子信号光同一脉冲内不同时刻值进行采样；步骤S4：对采样数据进行处理；步骤S5：调整延时模块的延时值，采样时钟的上升沿和处理后的数据的峰值位置点对齐，得到峰值采样。本发明专利技术提出一种实现对自由空间连续变量量子密钥分发系统进行数据采集的方法。且该方法具有高精度易实现的优点。方法具有高精度易实现的优点。方法具有高精度易实现的优点。

【技术实现步骤摘要】
自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法及系统


[0001]本专利技术涉及自由空间连续变量量子密钥分发系统的
，具体地，涉及自由空间连续变量量子密钥分发系统的数据采集方法，尤其涉及一种自由空间连续变量量子密钥分发系统的数据采集技术。

技术介绍

[0002]随着信息时代的发展，信息传输量在快速增加，伴随而来的是信息技术对信息安全的要求日益增加。占据主导地位的经典密码系统随着计算机算力的增加，被加密系统破译的风险的也在逐步增加，现有的安全体现面临重大挑战。由于量子密钥分发技术能够在物理上保证通信的无条件安全性，吸引了许多研究人员的目光。量子密钥分发技术主要可以分为两类：离散变量量子密钥分发以及连续变量量子密钥分发技术。其中连续变量量子密钥分发多采用光纤传输方案。近年来自由空间连续变量量子密钥分发技术由于其在链路建立方面的灵活性而得到关注。由于在自由空间连续变量量子密钥分发系统中，透过率会随时间变化，导致对信号峰值进行采样存在一定难度，若不能精确采样到峰值，则会对密钥率产生影响。因此，精确峰值采样对自由空间连续变量量子密钥分发系统十分重要。
[0003]对于连续变量量子密钥分发系统的数据采集方案主要为通过使用远高于调制频率的采样器对信号进行采样，即通过在一个脉冲周期内采样多个数据点后通过一定算法进行峰值的查找。但是这种方案的不足之处在于一旦调制频率相对较高但是采样带宽有限的情况下，采集到的数据精度会很大程度的降低，甚至于无法寻找到可用的峰值点，对安全密钥率有很大的影响。还有一种在光纤中使用同频采样的方式，即使用与调制频率相同的采样频率，在每个脉冲周期内采集一个点的数据，通过时钟延时反馈控制回路以及一定的算法比较不同点的数据来寻找出最大值，但是由于自由空间连续变量量子密钥分发系统的透过率是变化的，这种方案无法使用在自由空间连续变量量子密钥分发系统中。
[0004]在公开号为CN112968768A的中国专利文献中公开了一种连续变量量子密钥分发系统中内生量子随机数的方法，其中发送端内生量子随机数的方法中引入时钟精确延时模块和时域平衡零拍探测器，接收端内生量子随机数的方法中对用于校准散粒噪声基准的数据进行复用。
[0005]针对上述中的相关技术，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法及系统。
[0007]根据本专利技术提供的一种自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法，所述方法包括如下步骤：
[0008]步骤S1：在发送端对本振光和量子信号光进行偏振复用传输；
[0009]步骤S2：在接收端将本振光和量子信号光分离；
[0010]步骤S3：利用本振光生成采样时钟；同时对量子信号光同一脉冲内不同时刻值进行采样；
[0011]步骤S4：对采样数据进行处理；
[0012]步骤S5：调整延时模块的延时值，采样时钟的上升沿和处理后的数据的峰值位置点对齐，得到峰值采样。
[0013]优选地，所述步骤S2将接收到的信号光通过偏振分束器，将本振光和量子信号光分离。
[0014]优选地，所述步骤S3通过偏振分束器将本振光分出一部分，通过时钟生成器生成时钟信号；将量子信号光分为两路，采用两个采样频率与调制信号频率相同的模/数转换器分别对两路信号的相邻时刻值进行采样；
[0015]所述步骤S4通过计算比较出两个相邻时刻所采集的数据功率大小，确定延时模块的延时大小。
[0016]优选地，所述采集方法适用于复杂的透过率可变的信道，采用可编程延时模块同时对两路ADC进行相邻时刻的采样，使用算法处理数据来调整延时模块的延时，通过反复调节时延值来找到最佳采样点，使时钟的上升沿接近峰值点，完成采样。
[0017]优选地，所述采集方法使用数据处理算法判别两采样点的功率大小，通过对比采样点功率计算出时延控制信息，传递给延时模块，调整时钟延时以采集到峰值。
[0018]本专利技术还提供一种自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集系统，所述系统包括如下模块：
[0019]模块M1：在发送端对本振光和量子信号光进行偏振复用传输；
[0020]模块M2：在接收端将本振光和量子信号光分离；
[0021]模块M3：利用本振光生成采样时钟；同时对量子信号光同一脉冲内不同时刻值进行采样；
[0022]模块M4：对采样数据进行处理；
[0023]模块M5：调整延时模块的延时值，采样时钟的上升沿和处理后的数据的峰值位置点对齐，得到峰值采样。
[0024]优选地，所述模块M2将接收到的信号光通过偏振分束器，将本振光和量子信号光分离。
[0025]优选地，所述模块M3通过偏振分束器将本振光分出一部分，通过时钟生成器生成时钟信号；将量子信号光分为两路，采用两个采样频率与调制信号频率相同的模/数转换器分别对两路信号的相邻时刻值进行采样；
[0026]所述模块M4通过计算比较出两个相邻时刻所采集的数据功率大小，确定延时模块的延时大小。
[0027]优选地，所述采集系统适用于复杂的透过率可变的信道，采用可编程延时模块同时对两路ADC进行相邻时刻的采样，使用算法处理数据来调整延时模块的延时，通过反复调节时延值来找到最佳采样点，使时钟的上升沿接近峰值点，完成采样。
[0028]优选地，所述采集系统使用数据处理算法判别两采样点的功率大小，通过对比采样点功率计算出时延控制信息，传递给延时模块，调整时钟延时以采集到峰值。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0030]1、本专利技术可适用于透过率可变的信道环境，不同于以往的信道透过率稳定的光纤信道连续变量量子密钥分发数据采集方法，该方法适用于复杂信道下，如自由空间连续变量量子密钥分发系统的数据采集，即即使在信道透过率变化时，依然可以采集到检测器输出信号的峰值，保证连续变量量子密钥分发系统安全有效运行；
[0031]2、本专利技术具有很高的精度。传统数据采集方案通常采用高采样带宽的ADC来在一个脉冲周期内采集多个点并通过算法筛选出最大值点来找到峰值。但是这种方案所获取的数据精度很依赖于ADC的采样带宽，现有的商用ADC的带宽约GHz水平。这意味着两个采样点间隔在ns量级，所以采用这种方案的误差也会被限制在ns量级，从而影响安全密钥率。本专利技术采取可编程延时模块，其采集精度仅取决于可编程延时模块的步进精度，就目前商用的延时模块精度可到达ps量级甚至更低，相比于使用高带宽的ADC而言精度高了一个数量级；
[0032]3、本专利技术的成本相对较低。商用高带宽的ADC的价格十分昂贵，而高精度的延时模块价格以及低带宽的ADC的价格相对低了很多。本专利技术采用两个低带宽的ADC以及延时模块，从成本而言降低了很多。
附图说明
[0033]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：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：在发送端对本振光和量子信号光进行偏振复用传输；步骤S2：在接收端将本振光和量子信号光分离；步骤S3：利用本振光生成采样时钟；同时对量子信号光同一脉冲内不同时刻值进行采样；步骤S4：对采样数据进行处理；步骤S5：调整延时模块的延时值，采样时钟的上升沿和处理后的数据的峰值位置点对齐，得到峰值采样。2.根据权利要求1所述的自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法，其特征在于，所述步骤S2将接收到的信号光通过偏振分束器，将本振光和量子信号光分离。3.根据权利要求1所述的自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法，其特征在于，所述步骤S3通过偏振分束器将本振光分出一部分，通过时钟生成器生成时钟信号；将量子信号光分为两路，采用两个采样频率与调制信号频率相同的模/数转换器分别对两路信号的相邻时刻值进行采样；所述步骤S4通过计算比较出两个相邻时刻所采集的数据功率大小，确定延时模块的延时大小。4.根据权利要求1所述的自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法，其特征在于，所述采集方法适用于复杂的透过率可变的信道，采用可编程延时模块同时对两路ADC进行相邻时刻的采样，使用算法处理数据来调整延时模块的延时，通过反复调节时延值来找到最佳采样点，使时钟的上升沿接近峰值点，完成采样。5.根据权利要求1所述的自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法，其特征在于，所述采集方法使用数据处理算法判别两采样点的功率大小，通过对比采样点功率计算出时延控制信息，传递给延时模块，调整时钟延时以采集到峰值。6.一种自由空...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，魏书荣，周颖明，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：