[发明专利]基于SVM处理的连续变量量子密钥分发系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于SVM处理的连续变量量子密钥分发系统及其实现方法，量子密钥发送端离散调制量子信号并发送至量子密钥接收端，量子密钥接收端对接收到的信号进行检测，并将检测结果送至基于SVM的后处理模块，基于SVM的后处理模块采用SVM法对接收到的信号进行处理。本发明能够克服量子密钥分发系统中的非线性相位噪声，进一步提高了离散调制的连续变量量子密钥分发系统的传输距离和通信容量。

技术领域

本发明属于光纤量子通信技术领域，涉及一种基于SVM处理的离散调制的连续变量量子密钥分发系统及其实现方法。

背景技术

量子密钥分发能使两个远距离处在不可信任的量子信道中安全共享密钥，其安全性由量子力学的测不准原理和量子不可克隆定理进行保证。目前量子密钥分发分为离散变量和连续变量两种类型。与离散变量量子密钥分发相比，连续变量量子密钥分发其量子态更容易制备，能融入现有的光纤系统中，且可以使用高效低成本的零差检测或者外差检测技术，这使得连续变量量子密钥分发系统更容易进入商业化领域。然而，连续变量量子密钥分发在长距离通信时协商效率较低。在长距离通信时，离散调制的连续变量量子密钥分发能够保持较高的协商效率，这使得离散调制的连续变量量子密钥分发更适合用于远距离通信。

目前连续变量量子密钥分发还没有进入完全商业化，主要原因是由于其实际性能跟理论性能还有较大的差距。量子密钥分发系统中存在的非线性噪声，如非线性相位噪声，是限制系统传输距离和通信容量进一步提高的重要因素。因此，如何克服这些噪声对系统性能的影响尤为重要。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种基于SVM处理的连续变量量子密钥分发系统及其实现方法，解决了量子密钥分发系统中存在的非线性噪声限制系统传输距离和通信容量的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于SVM处理的连续变量量子密钥分发系统，包括：

量子密钥发送端，用于离散调制量子信号，并将调制后的信号通过量子信道发送至量子密钥接收端；

量子密钥接收端，用于检测量子信号，并将检测结果发送至基于SVM的后处理模块；

基于SVM的后处理模块，用于处理量子密钥接收端发送的检测结果，并根据处理结果与量子密钥发送端进行密钥协商，最终获取安全密钥。

进一步的，所述量子密钥发送端包括：

脉冲激光器，用于产生脉冲相干光；

偏振器，用于控制脉冲激光器产生的信号光的偏振态，并发送至第一可调衰减器；

第一可调衰减器，用于将偏振器送至的信号进行衰减至合适的光强水平，光强水平根据所处理的信号光的不同而进行设置，并发送至第一分束器；

第一分束器，用于将脉冲相干光分离为1%量子水平的信号光与99%量子水平的本振光；

现场可编程门阵列信号生成卡，用于生成量子密钥发送端所需调制信号，控制第一电光相位调制器进行离散调制，并将离散调制信号送至第一PC端；

第一电光相位调制器，用于将第一分束器分离的信号光进行相位调制，从而完成离散调制，并发送至第二可调衰减器；

第二可调衰减器，用于将第一电光相位调制器输出的信号光进行衰减为量子水平，并发送至偏振耦合器；

偏振耦合器，用于将第二可调衰减器发出的信号光和第一分束器分离的本振光耦合成一路量子信号，并通过量子信道传输至量子密钥接收端。

进一步的，所述量子密钥接收端包括：

偏振控制器，用于校准量子信道送至的量子信号的偏振态，并发送至偏振分束器；

偏振分束器，用于将偏振控制器送至的量子信号分成10%的信号光与90%的本振光；