[发明专利]一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法

说明书

本申请提供一种QKD强度调制器电压反馈方法，首先优化设置信号态、诱骗态和真空态所需要的调制电压值，使得各个调制电压值校准，并使得平均光功率随强度调制器的直流控制端的直流电压变化而变化，也即，平均光功率相对于直流控制端的直流电压是敏感的，从而利用平均光功率对强度调制器的输出功率进行反馈，由于平均光功率中同时包含了信号态、诱骗态和真空态的信息，在直流电压反馈过程中，无需像现有技术中必须中断QKD才能进行不同的电压反馈，从而可以在校准调制电压后，不中断QKD的情况下，实时监测并反馈强度调制结果，综合考虑了信号态、诱骗态和真空态的光强以及所占脉冲比例，无需单独对某一种态的光强进行中断监测，反馈效率高。

技术领域

本发明涉及量子保密通信领域，特别是提供了一种量子密钥分发(Quantum KeyDistribution，QKD)强度调制器的电压反馈方法。

背景技术

量子密钥分发与经典密钥体系的根本不同在于其采用单个光子或纠缠光子对作为密钥的载体，由量子力学的基本原理保证了该过程的不可窃听、不可破译性，从而提供了一种更为安全的密钥体系。

目前，由于单光子源技术还不能满足实用要求，实用的量子密钥分发系统采用的光源方案是将相干光源进行强衰减，得到弱相干光，这带来的一个安全隐患就是，弱相干光源脉冲有一定的几率同时含多个光子，这样窃听者可以进行分离光子数攻击，为解决这个问题，人们提出了诱骗态的BB84量子密钥分发协议来防御攻击。

产生诱骗态的方案分为内调制和外调制两种。例如内调制方案在光源上加载不同幅度的电流脉冲信号，产生不同强度的光信号，而外调制是使用例如电光强度调制器(以下简称IM)的器件来产生不同强度的光信号。由于不同幅度驱动电流在时域上的差别，内调制可能导致诱骗态在时域上存在差别，窃听者就可以区分信号态和诱骗态。外调制方案是当前QKD系统中最常用的一种方案，同时也是高速QKD系统的应用趋势。

外调制利用强度调制器对QKD的信号态、诱骗态以及真空态进行强度调制。基于Sagnac(萨格纳克)干涉仪的强度调制器是相位自稳定的，但是存在系统频率上限。若采用基于等臂的马赫曾德(MZ)干涉原理的强度调制器，系统频率的提升不受限制，但是MZ干涉仪的两臂的相位差会敏感的受到环境的影响，因此，为了保证QKD的安全性以及QKD系统的稳定运行，须对强度调制器进行相位反馈，通常的做法是，中断QKD，分别对QKD的信号态、诱骗态和真空态的强度和脉冲比例进行监测，然后反馈给MZ干涉仪的移相器(或者反馈给强度调制器IM的直流偏置端口)，校正相位漂移。

但是现有技术中对强度调制器的相位反馈要么需要中断QKD，要么装置结构复杂，流程也很复杂。因此，亟需提供一种不中断QKD，且流程相对简单的强度调制器电压反馈方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，以解决现有技术中QKD强度调制器相位反馈过程中，需要中断QKD或者流程复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种量子密钥分发强度调制器的电压反馈方法，应用于QKD系统中，所述QKD系统包括激光器、强度调制器、分束器、光电探测模块、反馈算法模块和强度调制器直流控制端电压驱动模块；所述强度调制器包括直流控制端和射频控制端；

所述电压反馈方法包括：

优化设置所述QKD系统中，信号态、诱骗态和真空态对应的所述强度调制器射频控制端的调制电压值，所述信号态对应的射频控制端的调制电压值对应的调制相位范围为[10％π,90％π]，使得所述强度调制器输出的实际平均光功率随所述直流控制端直流电压的变化而变化；

标记所述强度调制器输出的目标平均光功率；

获取所述强度调制器输出的实际平均光功率；

判断所述实际平均光功率与所述目标平均光功率是否相同；