[发明专利]一种基于本振光的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法

说明书

本发明公开了一种基于连续变量量子密钥分发本振光的数据同步方法，用于高效，快速地完成发送端与接收端之间的数据同步。不同于现有的在密钥数据中插入同步序列对信号光进行调制的方法，本发明通过对连续变量量子密钥分发系统中的本振光调制实现数据同步。包括以下步骤：步骤1发送端生成数据同步序列以及数据同步监测序列；步骤2接收端通过本振光进行同步序列的匹配，完成数据同步；步骤3接收端通过本振光进行同步监测。本发明通过在本振光上加载信息实现数据同步，克服了现有基于数据调制的数据同步方法中数据利用低，成功率有限的缺点，对噪声干扰的容忍度极高，提升了系统的可靠性与效率。

技术领域

本发明涉及数据传输领域，特别涉及连续变量量子密钥分发数据传输同步技术，尤其是一种基于连续变量量子密钥分发本振光的高效数据同步方法。

背景技术

连续变量量子密钥分发技术是一种基于量子力学的基本原理，从物理理论上保证密钥分发的无条件安全的密钥生成技术。在连续变量量子密钥分发系统中，量子信号的能量十分微弱，因此在接收端获得的数据信噪比极低，实现收发两端数据同步成为一个难题。

现有的连续变量量子密钥分发数据同步技术是将同步信号插入数据调制序列中，对信号光进行调制，在接收端进行零差检测后进行判决。因此，数据同步信号的信噪比与连续变量量子密钥分发测量结果的信噪比基本相同。由于信噪比极低，所以对于这种数据进行同步判据的成功率极低，导致系统同步速率较慢。另一方面，为了提升同步判决的成功率，需要增加同步数据的数量，这样一来，调制数据的比重就会相应降低，使整个系统的数据利用效率降低。

为了高效地实现连续变量量子密钥分发通信双方的数据同步，我们提出了一种基于连续变量量子密钥分发本振光的高效数据同步方法。在连续变量量子密钥分发系统中，本振光功率较强，属于经典信号。通过将同步数据加载到本振光上相比于加载在信号光上，可以将最终探测得到的同步数据信噪比提升几个数量级。因此，高信噪比情况下同步数据的识别度将会大幅度提升，系统完成同步所需的时间也会大大减少。同时，由于信噪比的提升，使用极少的几个周期就可以实现接近百分之百的同步成功率，大幅度提升系统的数据利用率，相应地提升了系统的安全密钥率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对连续变量量子密钥分发中数据同步效率问题，本发明提出了一种基于连续变量量子密钥分发本振光的高效数据同步方法，是一种对连续变量量子密钥分发本振光进行同步数据调制，从而提升同步数据探测结果信噪比，实现高效的连续变量量子密钥分发数据同步。

(二)技术方案

本发明提供的一种基于连续变量量子密钥分发本振光的高效数据同步方法，包括三个步骤

步骤1：发送端生成数据同步序列以及数据同步监测序列；

步骤2：接收端通过本振光实现同步序列的匹配，完成数据同步；

步骤3：接收端通过本振光进行同步监测。

上述步骤按照顺序依次进行。

所述的适用于数据同步序列的生成方法，是指生成合适的同步以及同步监测序列，加载到本振光上生成光脉冲序列，步骤1包括如下步骤：

步骤1a：根据幅度调制器的响应参数，选取合适的电压作为同步、同步监测以及脉冲调制信号；

步骤1b：将同步序列置于脉冲调制信号首部，并根据发送数据的速率选择一定的周期在脉冲调制信号中插入同步监测序列；

步骤1c：将同步、同步监测以及脉冲调制信号，通过幅度调制器调制生成光脉冲序列，通过分束器将光脉冲序列分为两部分，一部分作为信号光，一部分作为本振光；

步骤1d：对发送数据进行计数，计数值为同步监测序列个数加1。