CN107612686A - 基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统及其实现方法，在发送端脉冲激光经过第一分束器分为信号光与本振光，电光相位调制器对信号光进行调制，调制后的信号光经过可调光衰减器衰减到量子水平；量子水平的信号光与本振光通过偏振耦合器合并后通过量子信道传输至接收端；在接收端通过外差检测技术进行信号检测，第一差分放大器、第二差分放大器的输出信息均发送到数据采集卡和计算机系统进行采集和分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。本发明通过一个电光相位调制器就能实现连续变量量子密钥分发系统中的调制过程，有效简化简化系统结构，减小装置的体积，降低数据处理量，降低制造成本。

Description

基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统及其实 现方法

技术领域

本发明属于光纤量子通信技术领域，涉及一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统及其实现方法。

背景技术

量子密钥分发能使合法通信双方在不可信任的量子信道中安全共享密钥，其安全特性基于量子力学的测不准原理和量子不可克隆定理。目前量子密钥分发由信息载体的不同分为离散变量和连续变量两个方向。与离散变量量子密钥分发协议相比，连续变量量子密钥分发其量子态更容易制备，可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。

为了增强量子密钥分发的实用性，加快其商业化，对其相关技术、装置进行简化是目前的主要趋势之一。在保证不降低通信安全的前提下对系统简化，可以大幅度减少系统的实际实现复杂度、降低制造成本、减小装置的体积和降低数据处理量。在连续变量量子密钥分发领域，针对系统简化已经有了部分基础理论研究，如一维调制方案，主要包括非高斯调制的二态调制方案以及高斯调制的一维调制方案。通常的高斯调制量子密钥分发系统中，实现的是对X和Y同时进行调制，使其具有相同的分布，发送端的信号光需要经过一个振幅调制器(AM)和一个相位调制器(AM)分别进行振幅和相位上的调制。如果使用零差检测，接收端还需要一个相位调制器进行测量基的随机选择。一维方案在保证系统安全性的同时，简化了信号光的调制方式，通过一个相位调制器可以实现信号光的一维高斯调制，然而大部分原理性实验使用了零差检测装置而需要额外的相位调制器，因此，亟需一种更简化的一维调制连续变量量子密钥分发系统。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统，通过一个电光相位调制器就能实现连续变量量子密钥分发系统中的调制过程，有效简化简化系统结构，减小装置的体积，降低数据处理量，降低制造成本。

本发明的另一目的是，提供一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统，包括发送端和接收端，所述发送端包括：

脉冲激光器，用于产生脉冲激光，并发送至第一分束器；

第一分束器，用于将脉冲激光器产生的脉冲激光分为两束，10％的一束为信号光，90％的一束为本振光；

高斯随机数生成器，用于产生调制电压V，并将调制电压V加载到电光相位调制器；

电光相位调制器，用于将通过第一分束器分离的信号光进行相位调制，并发送至可调衰减器；调制后光场的正交分量X不变，正交分量P服从高斯分布；

可调衰减器，用于将接收到的信号光能量进行衰减至量子水平，并发送至偏振耦合器；

偏振耦合器，用于将量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光耦合至一条光纤上，并通过量子信道传输至接收端；

所述接收端包括：

偏振分束器，用于将接收到的量子信号分离为两束光，10％的一束为信号光，90％的一束为本振光；

第二分束器，用于将通过偏振分束器分离的信号光分为两束同频同相且偏振方向相同的信号光，分光比为50：50；一束信号光发送至第三分束器，另一束信号光发送至第五分束器；

第四分束器，用于将通过偏振分束器分离的本振光分为两束本振光，分光比为50：50；一束本振光发送至第三分束器，另一束本振光发送至压电陶瓷；

压电陶瓷，用于将接收到的本振光进行0和π/2的随机相位偏移，并发送至第五分束器；

第三分束器，用于将接收到的信号光与本振光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第一探测器、第二探测器进行检测；

第五分束器，用于随机选择0或者π/2相位偏移后的本振光，将选择的本振光与接收到的信号光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第三探测器、第四探测器进行检测；

第一差分放大器，用于将第一探测器、第二探测器的输出信息进行差分放大，并发送至数据采集卡和计算机系统；

第二差分放大器，用于将第三探测器、第四探测器的输出信息进行差分放大，并发送至数据采集卡和计算机系统；

所述计算机系统，用于将接收到的信息进行分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。

本发明所采用的另一技术方案是，一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，具体按照以下步骤进行：

步骤一：在发送端，采用脉冲激光器产生脉冲激光，脉冲激光经过第一分束器分为10％的信号光与90％的本振光；将高斯随机数生成器产生的调制电压V加载到电光相位调制器，电光相位调制器对信号光进行调制，调制后的信号光经过可调衰减器衰减到量子水平；

步骤二：量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光通过偏振耦合器合并成一路量子信号，通过量子信道传输至接收端；

步骤三：在接收端，量子信号通过偏振分束器分离为10％的信号光与90％的本振光，通过偏振分束器分离后的信号光经过第二分束器分为两束信号光，两束信号光分别发送至第三分束器、第五分束器；通过偏振分束器分离后的本振光经过第四分束器分离成两束本振光，一束本振光发送至第三分束器，另一束本振光经过压电陶瓷进行0和π/2的随机相位偏移后发送至第五分束器，第三分束器将接收到的信号光与本振光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第一探测器、第二探测器进行检测；第五分束器随机选择0或者π/2相位偏移后的本振光，将选择的本振光与接收到的信号光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第三探测器、第四探测器进行检测；第一探测器和第二探测器的输出信息通过第一差分放大器进行差分放大；第三探测器和第四探测器的输出信息通过第二差分放大器进行放大；

步骤四：第一差分放大器、第二差分放大器将输出信息均发送至数据采集卡和计算机系统，进行采集和分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。

进一步的，所述步骤四中，计算机系统将第一差分放大器、第二差分放大器的测量结果做差得到需要测量的正交分量X或正交分量P；所述计算机系统包括参数估计模块、密钥协商模块和私密放大模块；所述参数估计模块将正交分量X和正交分量P的测量值的一部分用于安全性估计，得到信道的透过率、过噪声和安全密钥率的估计值，根据信道的透过率和过噪声来确定是否存在窃听者，如果不存在窃听者，进行密钥协商，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥；如果存在窃听者，停止建立密钥，并将系统不安全的信息发送至密钥协商模块；所述密钥协商模块控制压电陶瓷选择测量基的随机值，并将密钥通过LDPC编码后传输至发送端，在发送端进行解码，发送端与接收端获得一组相同的安全量子密钥；所述私密放大模块对密钥进行进一步的压缩，获得两串更短的的安全量子密钥。

进一步的，所述步骤一中，高斯随机数生成器产生的调制电压V服从高斯分布(0，1)，且满足0≤V≤2V_π，信号光相位在[0,2π]内可调,其中V_π为电光相位调制器半波电压。

进一步的，所述步骤一中，电光相位调制器采用型号为MPZ-LN-10的电光相位调制器。

进一步的，所述步骤一中，可调衰减器采用型号为VOA780PM-FC的保偏可变激光衰减器。

进一步的，所述步骤一中，偏振耦合器采用型号为PBC980PM-FC的偏振光束耦合器。

进一步的，所述步骤三中，第二分束器、第三分束器、第四分束器和第五分束器的分光比均为50：50。

进一步的，所述步骤二中，量子信道为单模光纤或自由空间形成的传输媒介。

本发明的有益效果是，本发明在发送端脉冲激光经过第一分束器分为信号光与本振光，将高斯随机数生成器产生的调制电压加载到电光相位调制器，对信号光进行调制，调制后信号光经过可调光衰减器衰减到量子水平；量子水平的信号光与本振光通过偏振耦合器合并后通过量子信道传输至接收端；在接收端，通过外差检测技术进行信号检测，随后使用第一探测器和第二探测器检测经第三分束器干涉后的输出光，第一探测器和第二探测器的输出通过第一差分放大器进行差分放大，第三探测器和第四探测器检测经第五分束器干涉后的输出光，第三探测器和第四探测器的输出通过第二差分放大器进行放大；第一差分放大器、第二差分放大器的输出信息均发送到数据采集卡和计算机系统进行采集和分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。本发明采用一个电光相位调制器实现连续变量量子密钥分发系统中的调制过程，简化了系统结构，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的流程图。

图2是本发明实施例的安全密钥率随信道衰减的变化曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细阐述。应当理解，所述实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的保护范围。此外应理解，在阅读了本发明描述的内容以后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的保护范围。

本发明基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统，如图1所示，包括发送端和接收端，发送端包括：

脉冲激光器，用于产生频率为10MH的脉冲激光；

第一分束器，用于将脉冲激光器产生的脉冲激光分为两束脉冲，10％的一束为信号光，90％的一束为本振光；其中，信号光用于信号调制，本振光用于在接收端与信号光干涉，从而完成外差检测；

高斯随机数生成器，用于产生调制电压V，并加载到电光相位调制器；

电光相位调制器，用于将通过第一分束器分离的信号光进行相位调制，调制后光场的正交分量X不变，正交分量P服从高斯分布；并发送至可调衰减器；

可调衰减器，用于将接收到的信号光能量进行衰减至量子水平，每个脉冲大约有10⁸个光子；并发送至偏振耦合器；

偏振耦合器，用于将量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光合并成一路量子信号，并通过量子信道传输至接收端；

接收端包括：

偏振分束器，用于将接收到的量子信号分离为两束光，10％的一束为信号光，90％的一束为本振光；

第二分束器，用于将通过偏振分束器分离的信号光分为两束同频同相且偏振方向相同的信号光，分光比为50％；一束信号光发送至第三分束器，另一束信号光发送至第五分束器；

第四分束器，用于将通过偏振分束器分离的本振光分为两束本振光，分光比为50％；一束本振光发送至第三分束器，另一束本振光发送至压电陶瓷；

压电陶瓷，用于对接收到的本振光进行0和π/2的随机相位偏移，并发送至第五分束器；

第三分束器，用于将接收到的信号光与本振光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第一探测器、第二探测器进行检测；当本振光为(0,P_LO)，即压电陶瓷处相移为0，则第一探测器、第二探测器测量的是信号光的正交分量P，第一探测器接收到的光场为第二探测器接收到的光场为当本振光为(X_LO,0)，即压电陶瓷处相移为π/2，则第一探测器、第二探测器测量的是信号光的正交分量X，第一探测器接收到的光为第二探测器接受到的光为其中分别为信号光的正交分量X、P(也就是振幅和相位)，P_LO为本振光的相位，X_LO为本振光的振幅；

第五分束器，用于随机选择0或者π/2相移后的本振光，将选择的本振光与接收到的信号光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第三探测器、第四探测器进行检测；当本振光为(X_LO,0)，即压电陶瓷处相移为0，则第三探测器、第四探测器测量的是信号光的正交分量X，第三探测器接收到的光为第四探测器接受到的光为当本振光为(0,P_LO)，即压电陶瓷处相移为π/2，则这两个探测器测量的是信号光的正交分量P，第一探测器接收到的光为第二探测器接受到的光为

第一差分放大器，用于将第一探测器、第二探测器的输出信息进行差分放大，并发送至数据采集卡和计算机系统；

第二差分放大器，用于将第三探测器、第四探测器的输出信息进行差分放大，并发送至数据采集卡和计算机系统；

计算机系统，用于将接收到的信息进行分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。

本发明基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，具体按照以下步骤进行：

步骤一：在发送端，采用脉冲激光器产生脉冲激光(脉冲激光的频率为10MH)，脉冲激光经过第一分束器分为10％的信号光与90％的本振光；将高斯随机数生成器产生的调制电压V加载到电光相位调制器，电光相位调制器对信号光进行调制，调制后的信号光经过可调衰减器衰减到量子水平；高斯随机数生成器产生的调制电压V服从高斯分布(0，1)，且满足0≤V≤2V_π，信号光相位在[0,2π]内可调,其中V_π为电光相位调制器半波电压；

步骤二：量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光通过偏振耦合器合并成一路量子信号，通过量子信道传输至接收端；偏振耦合器的耦合比为10/90，即将10％的信号光与90％的本振光耦合；

步骤三：接收端，通过外差检测技术进行信号检测，具体为：量子信号通过偏振分束器分离为10％的信号光与90％的本振光，通过偏振分束器分离后的信号光经过第二分束器分为两束信号光，两束信号光分别发送至第三分束器、第五分束器；通过偏振分束器分离后的本振光经过第四分束器分离成两束本振光，一束本振光发送至第三分束器，另一束本振光经过压电陶瓷进行0和π/2的随机相位偏移后发送至第五分束器，第三分束器将接收到的信号光与本振光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第一探测器、第二探测器进行检测；第五分束器随机选择0或者π/2相位偏移后的本振光，将选择的本振光与接收到的信号光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第三探测器、第四探测器进行检测；第一探测器和第二探测器的输出信息通过第一差分放大器进行差分放大；第三探测器和第四探测器的输出信息通过第二差分放大器进行放大；

步骤四：第一差分放大器、第二差分放大器将输出信息均发送至数据采集卡和计算机系统，进行采集和分析，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥；数据采集卡的采样率为5GSa/s；计算机系统包括参数估计模块、密钥协商模块和私密放大模块；参数估计模块：将正交分量X和正交分量P的测量值的一部分用于安全性估计，得到信道的透过率、过噪声和安全密钥率的估计值，根据信道的透过率和过噪声来确定是否存在窃听者，如果不存在，进行密钥协商，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥；如果其安全密钥率在当前通信的距离已经低于零则判定系统不安全，存在窃听者，此时应该停止建立密钥，并将系统不安全的信息发送至密钥协商模块；密钥协商模块控制压电陶瓷选择测量基的随机值，并将密钥通过LDPC编码后传输至发送端，发送端进行解码后两者获得了一组相同的安全量子密钥；由于信道噪声或者窃听者干扰，发送端和接收端需要进一步进行密钥协商，采用多维LDPC反向协商算法，接收端生成密钥，这种算法的协商效率高，可达到90％以上。私密放大模块：由于反向协商中窃听者也可能从中获取信息，因此需要对密钥进行进一步的压缩，获得两串更短的的安全量子密钥，从而使得窃听者对新密钥的信息量无限小，提高安全性。

在普通的相干态密钥分发系统中，需要调制光场的两个正交分量X和P，对应光的振幅和相位，同时还需要在检测端对这两个分量进行随机测量，一共需要一个强度调制器和两个相位调制器；在本发明中，密钥发送端与接收端在密钥制备之前协商好只对相位进行调制，在发送端，调制的光场具有相同的正交分量X和服从正太随机分布的正交分量P，在接收端进行外差检测，不需要使用额外的电光相位调制器随机选择测量基，只需要用一个压电陶瓷对本振光场进行0和π/2的随机相位偏移。因此整个密钥分发系统只需要一个电光相位调制器进行外差检测就能实现安全的密钥分发。

第二分束器、第三分束器、第四分束器和第五分束器的分光比均为50/50，本振光和信号光在第三分束器、第五分束器中进行干涉，其透射光与反射光均包含了信号光与本振光的一部分，且占比均为50％；第一差分放大器测量第三分束器干涉后的两束光，第二差分放大器测量第五分束器干涉后的两束光，两个干涉后的测量结果做差后即可得到需要测量的正交分量X或P。

第一分束器、第二分束器、第三分束器、第四分束器、第五分束器、偏振分束器、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第四探测器、第一差分放大器、第二差分放大器共同组成了外差检测装置。本文外差检测装置与一般使用的零差探测器不同，当压电陶瓷相移0的时候，第一差分放大器输出正交分量P，第二差分放大器输出正交分量X。当压电陶瓷相移π/2时，第一差分放大器输出正交分量X，第二差分放大器输出正交分量P；即外差检测装置可以同时得到正交分量X和P的测量结果，而零差探测器只能得到其中的一个，在一维调制中，由于只对一个正交分量进行调制，因此窃听者比较容易截取信道传输的信息，并且通过探测器检测可以知道调制的是正交分量X还是P，因此使用外差检测装置同时对正交分量X和P进行检测，在系统参数估计时就能根据两个完整的正交分量X和P的测量值对信道进行估计，使得系统的安全性更强。

第一差分放大器和第二差分放大器：将检测到的电信号进行做差和放大，使得数据采集卡能有将测量的信号与信号本身的噪声区分开来。

本发明脉冲调制装置包括电光相位调制器和可调衰减器，电光相位调制器、可调衰减器、偏振耦合器依次连接；

其中，高斯随机数生成器产生的调制电压V服从高斯分布(0，1)，且满足0≤V≤2V_π，信号光相位在[0,2π]内可调,其中V_π为电光相位调制器半波电压；其产生的调制电压输入到电光相位调制器中，使通过电光相位调制器的脉冲激光的相位发生变化，且变化量服从高斯随机分布。

电光相位调制器的型号为MPZ-LN-10，具有高消光比(>20dB)、低损耗(2.5dB)、高带宽(10GHz)的特点，可以满足更高速率的量子密钥通信系统，尽量减少了光学器件带来的额外损耗。

可调激光衰减器的型号为Thorlabs VOA780PM-FC的保偏可变激光衰减器，具有低损耗(<3.0dB)、高消光比(>16dB)，衰减范围在3dB～50dB内可调。保偏内嵌式VOA可以使用户手动调节信号的衰减，从而对光纤环路中信号的功率进行精密平衡或对测量系统的动态范围进行评测；另外，该可调激光衰减器带有一个透镜，可以将从输入光纤发出的光进行准直；还有一个遮挡器件，可以通过一个螺丝进行手动调节来改变光束x-y偏移或角度偏移；然后，光束经过第二个透镜，被该透镜耦合到输出光纤；这样，耦合效率就发生改变，直到达到所需的衰减值。

偏振耦合器采用Thorlabs PBC980PM-FC偏振光束耦合器，将两束正交偏振光耦合入一根光纤中；具有高消光比(>18dB)、低损耗(<2dB)的优点。

在一般的量子密钥分发系统中，需要将相干光切成一定频率的脉冲，这就需要一个额外的电光强度调制器；本发明直接使用脉冲激光器产生脉冲激光省去了该电光强度调制器，从而降低了系统的成本和复杂度。

量子信道为单模光纤或自由空间形成的传输媒介，单模光纤衰减系数稳定，大约为0.2dB/km，抗干扰能力强，成本较低；自由空间传输距离远，且零成本，主要用于星地通信中。

采用上述基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的安全密钥率随信道衰减的变化曲线，如图2所示，曲线表示通过理论参数估计所获得的安全密钥率，曲线上两个标点是针对各项系统参数(信道透过率、信道过噪声)得到的实际安全密钥率，由图2可知，本发明的通信安全性符合要求，即在简化系统、降低制造成本的同时没有降低通信安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，包括发送端和接收端，所述发送端包括：

脉冲激光器，用于产生脉冲激光，并发送至第一分束器；

第一分束器，用于将脉冲激光器产生的脉冲激光分为两束，10％的一束为信号光，90％的一束为本振光；

高斯随机数生成器，用于产生调制电压V，并将调制电压V加载到电光相位调制器；

电光相位调制器，用于将通过第一分束器分离的信号光进行相位调制，并发送至可调衰减器；调制后光场的正交分量X不变，正交分量P服从高斯分布；

可调衰减器，用于将接收到的信号光能量进行衰减至量子水平，并发送至偏振耦合器；

偏振耦合器，用于将量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光耦合至一条光纤上，并通过量子信道传输至接收端；

所述接收端包括：

偏振分束器，用于将接收到的量子信号分离为两束光，10％的一束为信号光，90％的一束为本振光；

第二分束器，用于将通过偏振分束器分离的信号光分为两束同频同相且偏振方向相同的信号光，分光比为50：50；一束信号光发送至第三分束器，另一束信号光发送至第五分束器；

第四分束器，用于将通过偏振分束器分离的本振光分为两束本振光，分光比为50：50；一束本振光发送至第三分束器，另一束本振光发送至压电陶瓷；

压电陶瓷，用于将接收到的本振光进行0和π/2的随机相位偏移，并发送至第五分束器；

第三分束器，用于将接收到的信号光与本振光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第一探测器、第二探测器进行检测；

第五分束器，用于随机选择0或者π/2相位偏移后的本振光，将选择的本振光与接收到的信号光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第三探测器、第四探测器进行检测；

第一差分放大器，用于将第一探测器、第二探测器的输出信息进行差分放大，并发送至数据采集卡和计算机系统；

第二差分放大器，用于将第三探测器、第四探测器的输出信息进行差分放大，并发送至数据采集卡和计算机系统；

所述计算机系统，用于将接收到的信息进行分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。

2.如权利要求1所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤一：在发送端，采用脉冲激光器产生脉冲激光，脉冲激光经过第一分束器分为10％的信号光与90％的本振光；将高斯随机数生成器产生的调制电压V加载到电光相位调制器，电光相位调制器对信号光进行调制，调制后的信号光经过可调衰减器衰减到量子水平；

步骤二：量子水平的信号光与通过第一分束器分离的本振光通过偏振耦合器合并成一路量子信号，通过量子信道传输至接收端；

步骤三：在接收端，量子信号通过偏振分束器分离为10％的信号光与90％的本振光，通过偏振分束器分离后的信号光经过第二分束器分为两束信号光，两束信号光分别发送至第三分束器、第五分束器；通过偏振分束器分离后的本振光经过第四分束器分离成两束本振光，一束本振光发送至第三分束器，另一束本振光经过压电陶瓷进行0和π/2的随机相位偏移后发送至第五分束器，第三分束器将接收到的信号光与本振光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第一探测器、第二探测器进行检测；第五分束器随机选择0或者π/2相位偏移后的本振光，将选择的本振光与接收到的信号光进行干涉，并将干涉后的输出光发送至第三探测器、第四探测器进行检测；第一探测器和第二探测器的输出信息通过第一差分放大器进行差分放大；第三探测器和第四探测器的输出信息通过第二差分放大器进行放大；

步骤四：第一差分放大器、第二差分放大器将输出信息均发送至数据采集卡和计算机系统，进行采集和分析处理，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥。

3.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤四中，计算机系统将第一差分放大器、第二差分放大器的测量结果做差得到需要测量的正交分量X或正交分量P；所述计算机系统包括参数估计模块、密钥协商模块和私密放大模块；所述参数估计模块将正交分量X和正交分量P的测量值的一部分用于安全性估计，得到信道的透过率、过噪声和安全密钥率的估计值，根据信道的透过率和过噪声来确定是否存在窃听者，如果不存在窃听者，进行密钥协商，在发送端和接收端分别获得一组安全量子密钥；如果存在窃听者，停止建立密钥，并将系统不安全的信息发送至密钥协商模块；所述密钥协商模块控制压电陶瓷选择测量基的随机值，并将密钥通过LDPC编码后传输至发送端，在发送端进行解码，发送端与接收端获得一组相同的安全量子密钥；所述私密放大模块对密钥进行进一步的压缩，获得两串更短的的安全量子密钥。

4.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤一中，高斯随机数生成器产生的调制电压V服从高斯分布(0，1)，且满足0≤V≤2V_π，信号光相位在[0,2π]内可调,其中V_π为电光相位调制器半波电压。

5.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤一中，电光相位调制器采用型号为MPZ-LN-10的电光相位调制器。

6.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤一中，可调衰减器采用型号为VOA780PM-FC的保偏可变激光衰减器。

7.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤一中，偏振耦合器采用型号为PBC980PM-FC的偏振光束耦合器。

8.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤三中，第二分束器、第三分束器、第四分束器和第五分束器的分光比均为50：50。

9.根据权利要求2所述的一种基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统的实现方法，其特征在于，所述步骤二中，量子信道为单模光纤或自由空间形成的传输媒介。