[发明专利]一种信号光脉冲位置确定方法、系统、发送端和接收端

说明书

本申请提供信号光脉冲位置确定方法、系统、发送端和接收端，方法包括：接收端基于来自发送端的第一同步光脉冲生成通知消息；发送端在接收通知消息且已发送设定数量的第一同步光脉冲时，将信号光脉冲和第二同步光脉冲合束；接收端将合束后的信号光脉冲和第二同步光脉冲进行分束并转换为电信号形式，对于每个电信号形式的第二同步光脉冲，测量该第二同步光脉冲下每个信号光脉冲与该第二同步光脉冲的时间差值，根据测量出的时间差值和同步光时间间隔，将该第二同步光脉冲下的每个信号光脉冲归类到所属第二同步光脉冲，以得到其在所属第二同步光脉冲下的位置信息。本申请能将信号光脉冲正确归类到所属第二同步光脉冲，使得确定出的位置信息更准确。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别是涉及一种信号光脉冲位置确定方法、系统、发送端和接收端。

背景技术

量子密钥分发(QKD)技术通过传输量子态光脉冲信号(即信号光脉冲)，使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥来进行加密和解密信息。

参见图1所示，密钥生成过程为：QKD系统发送端Alice制备基矢(以0和1两种状态表示)随机的信号光脉冲，接收端Bob通过随机选择测量基矢完成随机测量，Bob端在结束随机测量时，使用经典网络交互信道告知Alice端其探测到了哪一个信号光脉冲，随机选择的是哪一种基矢，但是具体测量得到的密钥信息保密；Alice端收到Bob端公开的信息后，找到自身缓存的对应随机发光信息，并确定发送时使用的基矢和Bob端随机选择的基矢是否一致(对基)，然后将那些量子态基矢一致的确认信息反馈给Bob端，从而Alice端和Bob端就可以保留基矢一致的信号光脉冲对应的密钥信息(Key)，形成共享密钥(原始密钥)。

由于Alice端发出的信号光脉冲很弱，经传输信道衰减后到达Bob端的信号光脉冲数量大大降低，并且Bob端的单光子探测器效率不高，导致Bob端的探测Key会很稀疏，具体如图1中“Bob探测Key”对应行所示。为实现Bob端与Alice端就探测到的信号光脉冲进行基矢比对过程，Bob端需要明确自身探测到的信号光脉冲与Alice端发射的信号光脉冲的对应关系。

在现有实用化QKD系统中，一种常用的实现方案为：Alice端与Bob端通过传输频率较低(如100KHz)但强度较高的同步光脉冲进行时间同步，相邻同步光脉冲间除头尾静默区外等间距均匀分布着单光子水平的信号光脉冲(发射频率较高，如几十MHz～GHz)，两者间时序关系在收发两端及信道传输过程中保持稳定；Bob端通过探测同步光脉冲来确定粗时间坐标(以100KHz为例，对应每10us一个同步光脉冲)，再根据探测到的信号光脉冲与前一个同步光脉冲的时间差来确定该信号光脉冲的具体时间信息，再进一步转换成唯一的位置信息(即该信号光脉冲处于最近一个同步光脉冲后的第几个)，据此就能将Bob端探测到的信号光脉冲与Alice端发射的信号光脉冲一一对应。

但是，如果同步光脉冲因为信道传输衰减较大(如长距离自由空间大气中传输，或长距离光纤信道中传输)等原因，导致部分同步光脉冲信号强度过低使得Bob端探测器无法正确识别(即同步光脉冲丢失)，将使得Bob端无法得到探测到的信号光脉冲的准确位置信息，最终导致基矢比对过程发生紊乱，进而无法生成准确的量子密钥。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种信号光脉冲位置确定方法、系统、发送端和接收端，用于解决现有技术无法得到探测到的信号光脉冲的准确位置信息的问题，其技术方案如下：

一种信号光脉冲位置确定方法，应用于接收端，包括：

接收发送端发送来的第一同步光脉冲，其中，第一同步光脉冲的信号强度为第一强度，第一强度使得接收端能够接收到每个第一同步光脉冲；

基于第一同步光脉冲生成通知消息，并将通知消息发送至发送端，以便发送端在接收到通知消息且已发送设定数量的第一同步光脉冲时，将信号光脉冲和第二同步光脉冲合束后发送至接收端，其中，通知消息用于通知发送端已接收到第一同步光脉冲，第二同步光脉冲的信号强度为第二强度，第二强度小于第一强度；