CN108337086A - 一种适用于量子密钥分法系统中的相位同步采样方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种适用于量子密钥分法系统中的相位同步采样方法
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。
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3接收端对采样得到的数据进行处理和反馈回发送端的方法为：接收端的控制模块借助一定的算法对采样得到的数据进行一定的计算处理，并根据数据处理的结果准确判断出当前采样时钟与最佳采样时刻点的相位差。在算出相位差后，接收端可以借助现有的通信技术把结果反馈回发送端的时延控制模块。
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4发送端对数模转换模块采样时钟延时的方法为：在收到接收端反馈回来的信息后，时延控制模块根据反馈回的结果通过查表找到当前相位差对应的时延值，然后就可以对数模转换模块的采样时钟进行延时，最终能达到接收端采样时钟与最佳采样时刻高精度对齐的目的。
(三)有益效果
1.本发明通过借助计算实际采样时刻与最佳采样时刻之间的相位差来调整发送端的采样时钟，从而达到接收端采样时钟与最佳采样时刻高精度对齐，提高系统的密钥生成效率。
2.本发明可以减小接收端对过采样的要求，减小了系统的硬件复杂度，降低了系统的成本。
附图说明
图1是本发明的原理框图
具体实施方式
本发明利用采样时钟与最佳采样时刻之间的相位差，通过调整发送端数模转换模块的采样时钟来使得接收端达到采样时钟与最佳采样时刻高精度对齐的目的。具体的实施步骤有：
1.根据接收端要计算模数转换模块采样时钟与输入电脉冲最佳采样时刻之间的相位差的需求，发送端可以发送一段周期性的峰值为5V，占空比10％的脉冲信号。
2.接收端对量子信号进行探测，可以采用平衡零拍探测的方法。具体做法是把本振光和信号光通过分束器进行干涉，后面再利用适当带宽的平衡零差探测器对光信号进行探测，得到电脉冲信号。
3.利用模数转换模块对测试段电信号进行采样，并利用采集下来的数据进行信号的功率计算，通过计算结果推出此时采样时刻与最佳采样时刻之间的相位差，这部分的实现方法可以借助现有的经典通信技术。
4.在计算出当前相位差后，接收端把结果反馈回发送端的时延控制模块。该模块把反馈回来的相位差结果通过查表来得到相应的时延值；再通过借助FPGA的IODELAY组件对数模转换模块的采样时钟进行延时，从而达到采样时钟与最佳采样时刻高精度对齐的目的。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一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：
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，并通过经典信道把结果反馈回发送端；
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。
2.根据权利要求1所说明的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。
3.根据权利要求1所说明的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。
4.根据权利要求1所说明的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3接收端对采样得到的数据进行计算处理和反馈回发送端的方法为：接收端的控制模块借助一定的算法对采样得到的数据进行一定的计算处理，并根据数据处理的结果准确判断出当前实际采样时刻与最佳采样时刻点的相位差。在算出相位差后，接收端可以借助现有的通信技术把结果反馈回发送端的时延控制模块。
5.根据权利要求书1所说明的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4发送端对数模转换模块的采样时钟延时的方法为：在收到接收端反馈回来的信息后，时延控制模块根据反馈回的结果通过查表找到当前相位差对应的时延值，然后就可以对数模转换模块的采样时钟进行延时，最终能达到接收端采样时钟与最佳采样时刻高精度对齐的目的。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109039606A (zh) * 2018-08-22 2018-12-18 上海循态信息科技有限公司 连续变量量子密钥分发系统中的同频采样方法及电路
CN110611950A (zh) * 2019-09-19 2019-12-24 Ut斯达康通讯有限公司 相位同步方法、装置和终端
CN111510208A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种用于量子密钥生成系统的实时位同步修正方法
CN111510283A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种用于量子密钥生成系统的实时位同步修正方法
CN111740778A (zh) * 2020-08-25 2020-10-02 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种光源相位差测试系统及方法
CN113556184A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 上海循态信息科技有限公司 自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法及系统
CN116880659A (zh) * 2023-06-30 2023-10-13 海光信息技术股份有限公司 相位调整方法、反馈获取方法、芯粒互联接口及电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7881473B2 (en) * 2007-05-25 2011-02-01 The Boeing Company Quantum key distribution system and method
CN102938678A (zh) * 2012-12-04 2013-02-20 上海朗研光电科技有限公司 一种适用于量子通信系统的时钟同步装置
CN106130943A (zh) * 2016-06-02 2016-11-16 上海交通大学 一种连续变量量子密钥分发系统数据采集方法及系统
CN107196758A (zh) * 2017-06-01 2017-09-22 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种基于量子密钥分发的单光子探测方法
CN107453867A (zh) * 2017-08-07 2017-12-08 上海交通大学 一种往返式高斯调制连续变量量子密钥分发方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7881473B2 (en) * 2007-05-25 2011-02-01 The Boeing Company Quantum key distribution system and method
CN102938678A (zh) * 2012-12-04 2013-02-20 上海朗研光电科技有限公司 一种适用于量子通信系统的时钟同步装置
CN106130943A (zh) * 2016-06-02 2016-11-16 上海交通大学 一种连续变量量子密钥分发系统数据采集方法及系统
CN107196758A (zh) * 2017-06-01 2017-09-22 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种基于量子密钥分发的单光子探测方法
CN107453867A (zh) * 2017-08-07 2017-12-08 上海交通大学 一种往返式高斯调制连续变量量子密钥分发方法及装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109039606A (zh) * 2018-08-22 2018-12-18 上海循态信息科技有限公司 连续变量量子密钥分发系统中的同频采样方法及电路
CN111510208A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种用于量子密钥生成系统的实时位同步修正方法
CN111510283A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种用于量子密钥生成系统的实时位同步修正方法
CN111510283B (zh) * 2019-01-31 2021-04-23 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种用于量子密钥生成系统的实时位同步修正方法
CN111510208B (zh) * 2019-01-31 2021-04-23 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种用于量子密钥生成系统的实时位同步修正方法
CN110611950A (zh) * 2019-09-19 2019-12-24 Ut斯达康通讯有限公司 相位同步方法、装置和终端
CN110611950B (zh) * 2019-09-19 2021-08-10 Ut斯达康通讯有限公司 相位同步方法、装置和终端
CN111740778A (zh) * 2020-08-25 2020-10-02 北京中创为南京量子通信技术有限公司 一种光源相位差测试系统及方法
CN113556184A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 上海循态信息科技有限公司 自由空间变量量子密钥分发系统的数据采集方法及系统
CN116880659A (zh) * 2023-06-30 2023-10-13 海光信息技术股份有限公司 相位调整方法、反馈获取方法、芯粒互联接口及电子设备

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