[发明专利]一种基于锁频技术的本地本振连续变量量子密钥分发系统及方法

权利要求书

1.一种基于锁频技术的本地本振连续变量量子密钥分发系统，包括Alice端、光纤链路以及Bob端，所述的Alice端发射光信号经过光纤链路并由Bob端接收，其特征在于：

所述Alice端包括第一连续激光源、第一保偏分束器、脉冲调制模块、第一控制模块、第二保偏分束器、量子调制模块、延时模块、功率衰减模块以及偏振合束器；所述第一连续激光源的输出端连接第一保偏分束器的输入端，所述第一保偏分束器输出端的一个端口连接脉冲调制模块，另一端口输入光纤链路，所述脉冲调制模块与第二保偏分束器连接，输出端的一个端口经过量子调制模块，产生量子信号，另一个端口则经过延时模块盒功率衰减模块，产生参考信号，两路信号经过偏振合束器耦合到一起发送至光纤链路；

所述光纤链路包括经典信道和量子信道2部分；

所述Bob端包括第二连续激光源、移频模块、第三保偏分束器、第一保偏合束器、第一功率放大模块、第二控制模块、第一探测模块、功率衰减模块、第二保偏合束器、偏振补偿模块、偏振分束器、第二功率放大模块、第二探测模块、平衡探测模块和第三控制模块；所述第一功率放大模块用于经过经典信道的光信号，并与第一保偏合束器连接，所述第一保偏合束器的一个端口与功率衰减模块、第一探测模块相继连接，所述第二连续激光源的输出端与移频模块、第三保偏分束器相继连接，所述第三保偏分束器的其中一个输出端口与第一保偏合束器连接，另一端口与第二保偏合束器连接，所述偏振补偿模块用于补偿经过量子信道的光信号的偏振，并与偏振分束器连接，分成同步信号与量子信号，其中量子信号与第二保偏合束器连接，参考信号与第二功率放大模块、第二探测模块相继连接，所述第二保偏合束器的输出端与平衡探测模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于锁频技术的本地本振连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，所述的脉冲调制模块和量子调制模块由第一控制模块产生的电信号控制，其中量子调制模块中的调制模式包括高斯调制和离散调制等相关连续变量的调制方式。

3.根据权利要求1所述的一种基于锁频技术的本地本振连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，所述的第二控制模块接收从第一探测模块得到的电信号并经过相关数据处理算法得到对应的反馈电信号，并作用于移频模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于锁频技术的本地本振连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，所述的第二探测模块将电信号发送至第三控制模块，用于提取时钟同步信号与数据同步信号，所述的平衡探测模块将电信号发送至第三控制模块用于提取安全码率。

5.一种基于权利要求1—4所述的一种基于锁频技术的本地本振连续变量量子密钥分发系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：第一连续激光源发送一连续光经过第一保偏分束器和经典信道后，到达接收端，第二连续激光源发送一连续光经由移频模块和第三保偏分束器与另一束到达接收端并经过第一功率放大模块放大的光在第一保偏分束器上发生干涉产生拍频信号，频率为fp，拍频信号经由功率衰减模块和第一探测模块将衰减后的光信号转换为电信号发送至第二控制模块，第二控制模块运用机器学习算法，根据一部分训练数据(fp1,fp2,..fpn)来预测频率漂移情况，并将预测数据反馈于移频模块，使两地的激光器完成频率锁定,并且锁定的频率中心为fs；

步骤二：第一控制模块分别产生脉冲调制信号和量子调制信号，其中，脉冲调制信号包含了时钟同步信息和数据同步信息，脉冲调制完并经过第二保偏分束器分束分为同步信号与量子信号，参考信号经过延时模块和功率衰减模块衰减到较小的功率，量子调制信号包含了调制数据和参考数据，2者比例按照某一顺序排列，量子信号与同步信号采用时分复用和偏振复用；

步骤三：用偏振补偿模块补偿信号在量子信道中传输的偏振漂移，并由偏振分束器将量子信号与同步信号分开，同步信号经过第二功率放大模块放大功率，第二探测模块将放大后的光信号转换为电信号传至第三控制模块用于提取时钟同步信息和数据同步信息，量子信号与第二连续激光源经由第三保偏分束器分束的光干涉，并将干涉信号发送至平衡探测模块，由第三控制模块进行后处理的相位补偿及安全码率计算。