CN108418685A - 一种适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，通过使用光开关来实现对本振光信号的控制，完成接收端与发送端的数据同步。本发明通过借助光开关来实现系统的数据同步，包括以下步骤：步骤1系统初始状态先把光开关接通数据同步探测器，发送端按照一定的顺序先后发送数据同步脉冲信号和数据调制脉冲信号；步骤2系统进行数据同步，同步完成后，通过反馈控制把本振光接到量子态探测模块，系统继续运行。本发明通过借助光开关来实现连续变量量子密钥分发系统收发两端的数据同步，在系统能正常运行的同时，本振光路不引入额外的损耗，且能提高量子态探测的灵敏度。

Description

一种适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别是涉及连续变量量子密钥分发系统中用本振光来实现数据同步的技术，特别是一种基于光开关的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法。

背景技术

现代通信技术是当今最热门的领域之一，高速的数据交互给我们生活带来了极大地便利，但是通信技术快速发展的同时，用户信息泄露的事件越来越多，信息安全问题也愈发受到广泛用户的重视。连续变量量子密钥分发技术是基于量子力学发展起来的，经过近几年严格的验证，其所生成的密钥在一定条件下具有绝对安全性，可以广泛应用于实际生活中的数据交互加密中。

目前学术界正在研究的量子密钥分发技术主要有离散变量量子分发和连续变量量子密钥分发两种技术，其中主要的特点就是需要在数据传输过程中对信号进行量子态制备，即把信号功率衰减到量子级别，保证信号隐藏在噪声中。此外，连续变量量子密钥分发系统是一个通信系统，如果接收端要对数据进行准确的采样提取，就要进行收发两端的数据同步来保证接收方能准确提取到系统所需的数据，确保系统能正常运行，保证系统的密钥生成率。

在目前研究的连续变量量子密钥分发系统中，收发两端数据同步大部分是借助信号光来实现，显然，如果用信号光来进行数据同步，因为信号光功率只有量子级别，会经常出现接收端无法识别出数据同步信号，系统两端无法进行同步，也意味着这种方法同步的成功率低；另外还有借助本振光来进行数据同步的，但是目前使用的方法中主要是借助分束器把本振光的一部分拿出去做数据同步，这样就会减小量子态探测中的本振光功率。本振光在连续变量量子密钥分发系统中是决定着量子态探测效率的因素，若是按照目前用分束器的方法进行数据同步，势必会降低接收端的量子态探测，在同步后也会让极大一部分本振光处于闲置状态。相对于分束器而言，使用光开关更能够充分的利用本振光，通过反馈来控制本振光的切换，可以在数据同步完成后把所有本振光用于与信号光干涉，提高系统的量子态探测的灵敏度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对连续变量量子密钥分发系统中借助本振光来实现数据同步的过程中，会导致量子态探测环节本振光功率减小的问题，本发明提出一种基于光开关的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法。是一种借助光开关来控制本振光的传输路径，进而保证本振光能全部用于量子态探测环节。

(二)技术方案

本发明提供一种适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，主要的步骤如下：

步骤1：系统初始状态先把光开关接通数据同步探测器，发送端按照一定的顺序先后发送数据同步脉冲信号和数据调制脉冲信号；

步骤2：系统进行数据同步，同步完成后，通过反馈控制把本振光接到量子态探测模块，系统继续运行。

适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于所述步骤1中的同步序列的生成方法：

发送端生成同步序列信号可以选择不同幅值的脉冲序列，特殊的可以设置成m个“高”-“中”的周期脉冲序列，最终接收端经过探测以后也会得到m个特殊的“高”-“中”组合序列的周期信号，并可以根据此信号来进行系统收发两端数据同步的判决。

适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤1中所述的光开关模块应放置在发送端。

适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤2包括以下步骤：

步骤2a：同步探测器探测得到相应的同步电脉冲信号；

步骤2b：接收端对探测得到的电脉冲信号进行阈值判决，识别出同步序列；

步骤2c：数据同步完成后，反馈控制模块控制光开关把本振光接到量子态探测模块。

适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤2b所述的同步序列判别方法：

接收端对探测器输出的电信号进行实时监控判决，当识别出m个具有周期性的脉冲序列，就产生同步成功的标志位，同时把信号输送到反馈控制模块对光开关进行控制。

适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤2c所述的同步序列判别方法：

系统的数据同步完成后，接收端会产生两个反馈信号，一路反馈至光开光模块，触发开关切换；另一路信号反馈至接收端系统的数据提取模块，触发该模块对信号进行采集。

(三)有益效果

1.本发明通过借助光开关控制本振光的传输路径来达到系统收发两端数据同步的目的，在同步不受影响的基础上，把全部本振光用于量子态探测，来提高系统的量子态灵敏度。

2.本发明系统结构中对系统的光开关的反馈控制模块要求低，降低了系统的复杂度。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图

具体实施方案

本发明利用光开关来控制本振光的传播路径以达到把全部本振光用于量子态探测，提高系统的密钥生成率，具体实施步骤有：

1.系统开启后，先把光开关接到数据同步一路。

2.发生端选用占空比为30％，幅度分别是5V和3V的电脉冲信号作为系统的同步脉冲；相应的选择占空比30％，幅度是5V的电脉冲信号作为系统的数据调制脉冲。发送端先发送50个同步脉冲，然后再一直发送数据调制脉冲。

3.接收端数据同步探测器得到电脉冲信号，数据同步模块对电信号采样量化，然后进行数据同步帧的监控判决，当判决同步完成，给发端反馈信号，并由此控制光开关接通零差探测模块。

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 (6)

1.一种适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其步骤主要包括：

步骤1：系统初始状态先把光开关接通数据同步探测器，发送端按照一定的顺序先后发送数据同步脉冲信号和数据调制脉冲信号；

步骤2：系统进行数据同步，同步完成后，通过反馈控制把本振光接到量子态探测模块，系统继续运行。

2.根据权利要求1所述适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于所述步骤1中的同步序列的生成方法：

发送端生成同步序列信号可以选择不同幅值的脉冲序列，特殊的可以设置成m个“高”-“中”的周期脉冲序列，最终接收端经过探测以后也会得到m个特殊的“高”-“中”组合序列的周期信号，并可以根据此信号来进行系统收发两端数据同步的判决。

3.根据权利要求1所述适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤1中所述的光开关模块应放置在接收端。

4.根据权利要求书1所述的系统的数据同步方法和反馈控制方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：

步骤2a：同步探测器探测得到相应的同步电脉冲信号；

步骤2b：接收端对探测得到的电脉冲信号进行阈值判决，识别出同步序列；

步骤2c：数据同步完成后，反馈控制模块控制光开关把本振光接到量子态探测模块。

5.根据权利要求1所述适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤2b所述的同步序列判别方法：

接收端对探测器输出的电信号进行实时监控判决，当识别出m个具有周期性的预期脉冲序列，就产生同步成功的标志位，同时把信号输送到反馈控制模块对光开关进行控制。

6.根据权利要求1所述适用于连续变量量子密钥分发系统的数据同步方法，其特征在于步骤2c所述的同步序列判别方法：

系统的数据同步完成后，接收端会产生两个反馈信号，一路反馈至光开光模块，触发开关切换；另一路信号反馈至接收端系统的数据提取模块，触发该模块对信号进行采集。