[发明专利]一种适用于量子密钥分法系统中的相位同步采样方法

说明书

本发明提出一种适用于量子密钥分发系统中的相位同步采样方法。所述方法中发送端信号进行量子态制备后经量子信道传输到接收端，接收端对量子信号进行探测，并对探测到的信号进行数据采集；接收端的控制模块会对采样得到的数据进行一定的处理，计算得出当前实际采样时刻与最佳采样时刻之间的相位差，并将结果经过经典信道传回发送端；发送端根据反馈回来的结果对数模转换模块的采样时钟进行相应的延时，从而达到接收端实际采样时刻与最佳采样时刻高精度对齐的目的。本发明可有效地实现接收端对最佳采样时刻进行精确的采样和提高系统码率，而且还可以降低接收端对硬件电路的要求，减小系统复杂度。

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别是涉及量子密钥分发系统中，实现实际采样时刻与最佳采样时刻高精度对齐的同步技术，特别是一种适用于量子密钥分发系统中的相位同步采样方法。

背景技术

在信息技术高速发展的背景下，用户对信息安全的要求越来越高。量子加密是目前被认为最安全的加密技术之一，其中量子密钥分发技术是基于其特殊的系统结构，理论上满足无条件安全，是当下最热门的研究课题之一，具有广泛的应用前景。

目前量子密钥分发技术主要分为连续变量量子密钥分发和离散变量量子密钥分发两种，这两种密钥分发技术在数据的传输中，都要把信号功率衰减到量子级别再进行传输，基本就是把信号隐藏在噪声中；此外，在量子密钥分发系统中，对收发两端数据的一致性要求极高。因此无论在何种量子密钥分发系统中，都需要接收端对信号进行高精度采样，保证能得到准确的数据。所以接收端对数据信号进行采样的过程中，如果能够采到信号的最佳值，一方面能引入较小的相对噪声，保证数据的准确性，另一方面也能提高系统的码率，提升系统的运行效率。

在现代通信技术中，接收端为了采样得到信号的最佳值，一般都是采用过采样的数据采集方式，即在一个信号脉冲内用远大于信号频率的采样时钟对信号进行数据采集，然后从采集下来的信号中找出最佳值。所以想要采样得到信号的最佳值，接收端需要极高的采样率才能满足系统的要求，对模数转换芯片的采样速率都要求在10GHz以上。因此，如果采用过采样的数据采集方法，一方面是对硬件的要求太高，难以满足；另一方面是系统数据处理会变得更加复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对量子密钥分发系统接收端采用过采样方法采集数据导致系统对硬件要求过高的问题，本发明提出一种适用于量子密钥分发系统中的相位同步采样方法。是一种借助实际采样时刻与最佳采样时刻之间的相位差，在发送端对数模转换模块的采样时钟进行时延的方法。

(二)技术方案

本发明提供一种适用于量子密钥分发系统中的相位同步采样方法，其步骤主要包括4个步骤：

步骤1：发送端发送相位差测试信号；

步骤2：接收端对量子信号进行探测；

步骤3：接收端对采样得到的数据进行处理，得出当前实际采样时刻与最佳采样时刻之间的相位差，并通过经典信道反馈回发送端；

步骤4：根据反馈回来的信息，发送端时延控制模块对数模转换模块的采样时钟进行相应的延时。

适用于量子密钥分发系统中的相位同步采样方法，其特征在于步骤1发送相位差测试信号方法为：发送端发送特定的测试信号序列，特别的话可以发送一定长度的周期信号，接收端也可以探测得到具有周期性的电脉冲信号。

适用于量子密钥分发系统中的相位同步采样方法，其特征在于步骤2接收端对量子信号的探测方法为：借助光电转换的原理，把量子级别的微弱光脉冲信号转换成电脉冲信号并进行放大，为后续的采样模块提供有效的电脉冲信号。