[发明专利]一种应用于复杂链路的量子密钥分配系统及方法

权利要求书

1.一种应用于复杂链路的量子密钥分配系统，包括通过光纤链路连接的发送方和接收方，发送方主要由至少一个参考光制备模块、量子信号编码模块和波分复用模块构成，参考光制备模块和量子信号编码模块的输出端均连接波分复用模块，波分复用模块连接到光纤链路；接收方主要由偏振控制器、解波分复用模块、至少一个参考光偏振检测模块和量子信号解码模块构成，偏振控制器的输出端、参考光偏振检测模块的输入端和量子信号解码模块的输入端均连接解波分复用模块，其特征在于，接收方还包括随机数发生器和微处理器，参考光偏振检测模块的输出端均连接到微处理器，微处理器输出端连接到偏振控制器，随机数发生器连接到微处理器；

接收方根据随机数发生器产生的随机数在所有发送方可能发送的基矢中选择一个基矢进行偏振补偿，其中随机数产生频率小于发送方发光频率，在完成对选择的所述基矢的偏振补偿后进入成码阶段，并且在所述成码阶段中，发送方仅保留发送基矢与接收方随机选择的测量基矢以及接收方进行偏振补偿的基矢均一致时该基矢对应的数据，接收方仅保留接收方随机选择的测量基矢以及接收方进行偏振补偿的基矢和发送方发送基矢均一致时该基矢对应的数据。

2.根据权利要求1所述的应用于复杂链路的量子密钥分配系统，其特征在于，所述随机数发生器为量子随机数发生器。

3.根据权利要求1所述的应用于复杂链路的量子密钥分配系统，其特征在于，所述微处理器采用数字信号处理器。

4.根据权利要求1所述的应用于复杂链路的量子密钥分配系统，其特征在于，参考光制备模块包括参考光1制备模块以及参考光2制备模块，参考光偏振检测模块包括对应于参考光1制备模块的参考光1偏振检测模块以及对应于参考光2制备模块的参考光2偏振检测模块。

5.根据权利要求1至4任一项所述的应用于复杂链路的量子密钥分配系统，其特征在于，该量子密钥分配系统的工作过程包括：

步骤一：发送方Alice随机的选取H、V、P、N四个偏振态中的一个发送，并记录相应的基矢以及对应的比特信息，参考光制备模块发送该随机选取的偏振态的强光；

步骤二：接收方Bob的微处理器根据随机数发生器产生的随机数，随机数产生频率小于发送方Alice发光频率，选择需要完成偏振补偿的基矢，并根据参考光偏振检测模块的偏振检测结果，控制偏振控制器完成对该基矢的偏振补偿；

步骤三：接收方Bob随机选取基矢进行测量，并记录所选基矢以及测量结果；

步骤四：接收方Bob将测量基矢以及进行偏振补偿的基矢通过经典信道告知发送方Alice；

步骤五：发送方Alice将发送时所采用基矢通过经典信道告知接收方Bob；

步骤六：发送方Alice进行基矢比对，仅保留发送方Alice的发送基矢与接收方Bob的测量基矢以及接收方Bob进行偏振补偿的基矢均一致时该基矢对应的数据；

步骤七：接收方Bob进行基矢比对，仅保留接收方Bob的测量基矢以及接收方Bob进行偏振补偿的基矢和发送方Alice的发送基矢均一致时该基矢对应的数据；

步骤八：双方进行采样估计误码率确定是否有窃听者存在，以及进行数据后处理中的纠错和隐私放大，得到安全密钥。

6.根据权利要求5所述的应用于复杂链路的量子密钥分配系统，其特征在于，所述步骤二中的补偿过程包括：

随机数发生器以一定速率产生0或1的随机数序列，当随机数为0时，对H/V基矢进行偏振补偿，即根据对应H/V基矢的参考光的偏振检测结果，通过偏振补偿算法，控制偏振控制器进行相应的动作，完成对该基矢的偏振补偿；当随机数为1时，对P/N基矢进行偏振补偿，即根据对应P/N基矢的参考光的偏振检测结果，通过偏振补偿算法，控制偏振控制器进行相应的动作，完成对该基矢的偏振补偿。