连续变量测量设备无关量子密钥分发系统及相位补偿方法技术方案

本发明专利技术属于量子通信技术领域，具体涉及连续变量测量设备无关量子密钥分发系统及相位补偿方法。为消除针对实际连续变量量子密钥分发系统中测量端的所有侧信道攻击，该系统包括两个发送端Alice和Bob，以及一个接收端Charlie。发送端主要包括激光模块、光学相位锁定模块、斩脉冲模块、信号光调制模块、时分复用和偏振复用模块。接收端主要包括偏振解复用模块、时钟恢复模块、光延时模块、90度光混频器模块和连续变量贝尔态测量模块。所提出的相位补偿方法包括光学相位锁定、慢漂相位估计、实时相位反馈和正交分量重映射四个部分，能够实现远距离独立量子态的连续变量贝尔态测量。远距离独立量子态的连续变量贝尔态测量。远距离独立量子态的连续变量贝尔态测量。

【技术实现步骤摘要】
连续变量测量设备无关量子密钥分发系统及相位补偿方法


[0001]本专利技术属于量子通信
，具体涉及连续变量测量设备无关量子密钥分发系统及相位补偿方法。

技术介绍

[0002]信息安全是现代社会健康发展的基石，随着经济和技术的发展，人们对通信安全的要求也越来越高。量子密钥分发可以通过不安全的量子通道实现远距离合法通信双方之间安全密钥的共享，其安全性由量子力学基本原理保证。量子密钥分发结合一次一密密码体制，可以实现无条件安全的保密通信。
[0003]量子密钥分发主要包括离散变量量子密钥分发和连续变量量子密钥分发两大技术途径，各具优势。连续变量量子密钥分发协议将密钥信息编码在量子化光场的正交分量上，使用低成本、高探测效率的平衡零拍探测器进行量子态的测量，与现有光纤通信网络技术更易于兼容。将信息编码在无限维希尔伯特空间中的编码方式，使得连续变量量子密钥分发在城域范围内可以提供更高的密钥率。此外，由于本振光(LO)的空间和时间滤波特性，连续变量量子密钥分发对量子通道中的各种噪声光子具有鲁棒性。
[0004]现实环境中，量子密钥分发的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续变量测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，包括发送端Alice、发送端Bob和接收端Charlie；所述发送端Alice包括第一激光器、第一分束器、声光调制器、斩脉冲模块、第二分束器、第一信号光调制模块、第一延时线、第一衰减器、第二衰减器、第一偏振合束器，所述斩脉冲模块包括两个级联的第一振幅调制器和第二振幅调制器，所述第一信号光调制模块包括依次设置的第三振幅调制器和第一相位调制器；所述第一激光器提供连续单频光，所述连续单频光经第一分束器分为两部分，一部分连续单频光经声光调制器上移频率，另一部分连续单频光经斩脉冲模块斩成高消光比脉冲光，所述高消光比脉冲光经第二分束器分为信号脉冲光和相位参考脉冲光，所述信号脉冲光依次经过第一信号光调制模块、第一延时线、第一衰减器进入第一偏振合束器，所述相位参考脉冲光经第二衰减器进入第一偏振合束器；所述发送端Bob包括第二激光器、第三分束器、第四分束器、光电探测器、锁频模块、第二斩脉冲模块、第五分束器、第二信号光调制模块、第二延时线、第三衰减器、第二偏振合束器，所述第二斩脉冲模块包括两个级联的第四振幅调制器和第五振幅调制器，所述第二信号光调制模块包括依次设置的第六振幅调制器和第二相位调制器；所述第三分束器接收来自声光调制器的连续单频光，所述第二激光器提供连续单频光，所述连续单频光经第四分束器分为两部分，一部分连续单频光传输至第三分束器与来自声光调制器的连续单频光进行干涉，所述光电探测器探测光拍频信号，所述锁频模块从光拍频信号转换的电信号中提取出误差信号反馈到第二激光器进行频率锁定；另一部分连续单频光经第二斩脉冲模块斩成高消光比脉冲光，所述高消光比脉冲光经第五分束器分为信号脉冲光和LO脉冲光，所述信号脉冲光依次经过第二信号光调制模块、第二延时线、第三衰减器进入第二偏振合束器，所述LO脉冲光进入第二偏振合束器；所述接收端Charlie包括第一偏振解复用模块、第二偏振解复用模块、第六分束器、时钟恢复模块、第三延时线、第四延时线、第七分束器、光混频器模块、连续变量贝尔态测量模块，所述第一偏振复用模块包括第一偏振控制器、第一光纤准直器、第一偏振分束器、第二光纤准直器，所述第二偏振解复用模块包括第二偏振控制器、第三光纤准直器、第二偏振分束器、第四光纤准直器，所述光混频器模块包括90度光混频器、第一平衡零拍探测器、第二平衡零拍探测器，所述连续变量贝尔态测量模块包括第八分束器、第三相位调制器、第五光纤准直器、第六光纤准直器、第一分束片、第二分束片、第三分束片、第三平衡零拍探测器、第四平衡零拍探测器；所述第一偏振控制器用于调整发送端Alice的信号脉冲光与相位参考脉冲光的偏振方向，所述第一光纤准直器将发送端Alice的信号脉冲光与相位参考脉冲光耦合到自由空间，所述第一偏振分束器将信号脉冲光和相位参考脉冲光进行偏振解复用，所述信号脉冲光进入连续变量贝尔态测量模块，所述相位参考脉冲光经第二光纤准直器再次耦合到光纤并经第四延时线进入光混频器模块；所述第二偏振控制器用于调整发送端Bob的信号脉冲光与LO脉冲光的偏振方向，所述第三光纤准直器将Bob的信号脉冲光与LO脉冲光耦合到自由空间，所述第二偏振分束器将信号脉冲光和LO脉冲光进行偏振解复用，所述信号脉冲光进入连续变量贝尔态测量模块，所述LO脉冲光经第四光纤准直器再次耦合到光纤并进入第六分束器，所述第六分束器将LO
脉冲光分为两部分，一部分进入时钟恢复模块，另一部分经第三延时线进入第七分束器，经所述第七分束器再分为两部分，一部分进入光混频器模块，另一部分进入连续变量贝尔态测量模块；在所述光混频器模块中，来自第四延时线的相位参考脉冲光进入90度光混频器，来自第七分束器的LO脉冲光进入90度光混频器，所述第一平衡零拍探测器、第二平衡零拍探测器分别与90度光混频器连接，分别测出相位参考脉冲的正交振幅分量X
R
和正交位相分量P
R
；在所述连续变量贝尔态测量模块中，来自第七分束器的LO脉冲光经第八分束器分为两部分，一部分经第五光纤准直器、第二分束片进入第三平衡零拍探测器，另一部分经第三相位调制器、第六光纤准直器、第三分束片进入第四平衡零拍探测器；来自第二偏振分束器的信号脉冲光经第一分束片分为两部分，一部分经第二分束片进入第三平衡零拍探测器，另一部分经第三分束片进入第四平衡零拍探测器；来自第一偏振分束器的信号脉冲光第一分束片分为两部分，一部分经第二分束片进入第三平衡零拍探测器，另一部分经第三分束片进入第四平衡零拍探测器；所述第三平衡零拍探测器、第四平衡零拍探测器分别测量信号光场的正交振幅分量X
C
和正交位相分量P
C
。2.根据权利要求1所述的一种连续变量测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，所述第一分束器将连续单频光分为90％和10％两部分，10％的连续单频光经声光调制器上移频率80MHz，90％的连续单频光经斩脉冲模块斩成重复速率500kHz、脉宽50ns、消光比80dB的高消光比脉冲光；所述第二分束器将发送端Alice的高消光比脉冲光分为1％信号脉冲光和99％相位参考脉冲光；所述第三分束器为50/50分束器；所述第四分束器将第二激光器提供的连续单频光分为10％和90％两部分，10％连续单频光传输至第三分束器与来自声光调制器的连续单频光进行干涉，90％连续单频光经第二斩脉冲模块斩成高消光比脉冲光；所述第五分束器将发送端Bob的高消光比脉冲光分为1％信号脉冲光和99％LO脉冲光；所述第六分束器将来自第四光纤准直器的LO脉冲光分为90％和10％两部分，10％的LO脉冲光进入时钟恢复模块，90％的LO脉冲光经第三延时线进入第七分束器；所述第七分束器将LO脉冲光分为10％和90％两部分，10％LO脉冲光进入光混频器模块，90％LO脉冲光进入连续变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永民，田岩，王旭阳，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：