CN109478998A - 用于连续变量量子加密的相位参考共享方案 - Google Patents
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Abstract
公开了使用本地的本机振荡器(LLO)在发射器A与远端接收器B之间执行量子信息的相干光通信的系统和相关联方法。描述基于LLO的连续变量量子密钥分发(CV‑QKD)。使用自相干方案，所述方案在于从相同光脉冲导出信号和相位参考脉冲两者，由此确保固有的强信号与参考相位相干性。描述了实施各种自相干相位共享方案的不同CV‑QKD设计，并且在机密密钥速率和硬件要求方面对其进行比较。可以利用例如低成本激光器等标准电信设备获得强相位噪声弹性。
Description
技术领域
本发明大体上涉及量子加密领域，并且具体地，涉及连续变量量子加密。
背景技术
最近，D.B.S.Soh、C.Brif、P.J.Coles、N.Lütkenhaus、R.M.Camacho、J.Urayama和M.Sarovar(arXiv：1503.04763，2015年)介绍的标题为“自参考连续变量量子密钥分发(Self-Referenced Continuous-Variable Quantum Key Distribution)”的文档中已引入一种新的连续变量量子密钥分发(CV-QKD)协议，即自参考CV-QKD。此连续变量量子密钥分发(CV-QKD)协议消除了在各通信方之间传输高功率本机振荡器的需要。在此协议中，每个信号脉冲伴随着参考脉冲(或一对双参考脉冲)，所述参考脉冲用来对准Alice与Bob的测量基础。此协议提供基于参考脉冲测量值进行相位估计和补偿的方法，其可以被视为经典相干通信中使用的内差(intradyne)检测的量子模拟，从经调制信号提取相位信息。还公开所述协议的原理证明式基于光纤的实验论证并且通过在实验参数方面表达预期机密密钥速率来量化预期机密密钥速率。机密密钥速率的分析据称考虑到与参考脉冲的量子性质相关联的固有不确定性，并且量化理论密钥速率达到需要本机振荡器传输的相应常规协议的密钥速率时的极限值。自参考协议据称以性能的最小牺牲简化CV-QKD所需的硬件，对于潜在的发射器与接收器的集成光子学实施方式尤其如此。由此，其提供朝向可扩展集成CV-QKD收发器(其为朝向大规模QKD网络的至关重要的步骤)的路径。
已在理论和实验两者上广泛地研究了基于相干检测的连续变量量子密钥分发(CV-QKD)协议，如在B.Qi、P.Lougovski、R.Pooser、W.Grice和M.Bobrek的标题为“基于相干检测的“本地”连续变量量子密钥分发(“Locally”in Continuous-Variable Quantum KeyDistribution Based on Coherent Detection)”的文档中公开，即生成本机振荡器(Generating the Local Oscillator)(arXiv：1503.00662，2015年)。在CV-QKD的所有现有实施方式中，量子信号和本机振荡器(LO)两者是从相同的激光器生成的，并且通过不安全的量子通道传播。此布置可能会打开安全漏洞并且限制CV-QKD的潜在应用。在后一文档中，作者公开了一种导频辅助式前馈数据恢复方案，所述方案使用“本地”生成的LO使得能够实现可靠的相干检测。使用两个独立的商用激光源和25千米光纤的线轴，公开了一种相干通信系统。由所提出的方案引入的相位噪声的方差被测量为0.04(rad2)，其足够小以使得能够实现安全的密钥分发。此技术据称为其它量子通信协议打开了大门，例如最近提出的独立于测量装置(MDI)的CV-QKD，其中不同用户使用独立的光源。
[Qi15]和[Soh15]中描述的两种方法存在实际限制。
因此，存在对于处理连续变量量子密钥分发(CV-QKD)框架的先进方法及系统的需要。
发明内容
为了解决这些和其它问题，提供了使用本地的本机振荡器(LLO，local localoscillator)在发射器A与远端接收器B之间执行量子信息的相干光通信的系统和方法。描述了基于LLO的连续变量量子密钥分发(CV-QKD)。使用自相干方案，所述方案在于从相同光脉冲导出信号和相位参考脉冲两者，因此确保固有的强的信号对参考相位的相干性。进一步描述了实施各种自相干相位共享方案的不同CV-QKD实施方案，并且在机密密钥速率和硬件要求方面对其进行比较。可以利用例如低成本激光器等标准电信设备获得强相位噪声弹性。
有利地，可以若干方式发现本发明的实施方案。
在一实施方案(称为设计“LLO-outb-sc-dsp”)中，可以使用两个激光器：第一个在Alice侧，并且第二个在Bob侧。在Alice侧上，存在两个光路。一个被延迟。在Bob侧上，存在两个零差检测器。
在一实施方案(称为设计“LLO-outb-sc-opll”)中，可以使用两个激光器，一个激光器在Alice侧上，并且第二激光器在Bob侧上，其中在Alice侧上具有两个光路，一个激光器经延迟，而在Bob侧上，传入光路分裂成两部分。每一个都干扰本机振荡器。一个使用光电二极管测量，并且另一个使用零差检测测量。
在一实施方案(称为设计“LLO-inb”)中，可以使用两个激光器，一个在Alice侧上，并且另一个在Bob侧上。在Alice侧上，只存在具有一个幅度调制器和一个相位调制器的一个光路，而在Bob侧上，存在两个零差检测器。
所提出的技术可以应用于以下使用情况中的一个或多个以及其它应用：具有集成光子学的量子密钥分发的实施方式，与标准光学网络、WDM网络、DWDM网络兼容的量子密钥分发的实施方式，具有本地的本机振荡器和低成本激光器(例如，分布式反馈激光器(DFB))的连续变量量子密钥分发的实施方式。
附图说明
并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的各种实施方案，并且与上文给出的本发明的总体描述和下文给出的实施方案的详细描述一起用以解释本发明的实施方案：
图1示出了TLO设计中的Bob的接收器100的实施方案；
图2示出了LLO-依序设计中的Bob的接收器的实施方案；
图3比较了所传输LO和本地LO设计关于距离和重复率的理论过量噪声；
图4说明了根据“LLO-延迟线-dsp”设计的本发明的实施方案；
图5说明了根据“LLO-延迟线-opll”设计的本发明的实施方案；
图6示出了使用带内相位参考传输的本发明的实施方案；
图7示出了根据“LLO-位移”设计的Bob的接收器的实施方案；
图8示出了依据重复率对LLO-依序与LLO-位移设计中的预期密钥速率的比较；以及
图9示出了根据本发明的实施方案的步骤的示例。
此外，具体实施方式还附有附件1。此附件1是为了使具体实施方式清楚并且为了便于参考而分开放置的。然而，其形成本发明的描述的组成部分。这也适用于附图。
具体实施方式
参考本发明的某些特征涉及表示法中的某些约定。举例来说，在具体实施方式中，表达X(i)或Xi将等效地用于指示X是i的函数。另外，大写字母“A”将用以指定Alice，大写字母“B”将用以指定Bob，并且大写字母“E”将用以指定Eve。
现在描述并论述根据本发明的实施方案的用于在实际CV-QKD中共享相位参考的方案的示例。
为了便于理解某些实施方案，首先描述关于本机振荡器(LO)强度生成技术的一般分类的命名法。
可以基于其LO强度生成方法而区分不同的一般类型的CV-QKD，包含传输LO(TLO)和本地LO(LLO)。
关于传输LO(TLO)，LO的强度由Alice的激光器生成，并且与每个信号脉冲一起作为亮度脉冲传输，这通常需要多路复用技术。接着直接物理地确保信号与LO脉冲之间的所需相干性。当LO直接经由量子通道发送时，所需的发射强度随着距离(由于损失)和重复率(由于较短的脉冲)而增大，以确保低velec。
光束从连续激光器输出，而脉冲形状由高消光幅度调制器创建。使用强不平衡分束器分裂输出光束。强光束作为LO发送给Bob，而弱光束被调制以获得CV-QKD信号。在第i个脉冲处，Alice随机选取零均值高斯分布变量x(i)和p(i)并且调制相干状态|αi·＝|xA,pA·。接着，Alice使用多路复用技术同时向Bob发送LO脉冲和对应的信号脉冲两者。应注意，脉冲被自动锁相作为相同光束的输出，并且因此由于自相干性而不考虑相位噪声。在接收时，Bob解复用脉冲并且使用相关联LO脉冲随机地测量信号脉冲|αi·的X或P正交分量中的一个。此检测称为自相干零差检测，因为信号和LO两者来自同一激光器。此TLO设计对应于GMCS(高斯调制相干状态)协议的最常实施版本。
关于局部LO(LLO)，使用第二激光器在Bob侧在本地生成LO的强度。因此，Bob完全控制不再取决于距离的LO的强度。由此，LO的强度可以视为受信任。然而，高相位噪声源于两个激光器的相对相位漂移，并且必须进行校正。为了使Bob能够恢复相关性，Alice必须发送有关其相位参考的信息。可以取决于相位参考处理的类型来区分LLO方法的两种子类型。在模拟锁相中，两个激光器使用锁相环路(PLL)和反馈来锁相，以物理地控制Bob激光器的相位，从而确保干涉的相干性。两个激光器之间可以维持恒定的相位差。在数字信号处理(DSP)锁相中，使用测量结果来定期地估计相位参考。因此，Bob可以数字方式校正测量值，以便后验地恢复相干性。
在LLO带外设计中，Alice发送与TLO设计中相同的信号脉冲，而Bob使用其自身的激光器作为LO用于相干检测。由此，快速相位噪声源于Alice与Bob的激光器之间的相对相位漂移。为了传输Alice的相位参考，Alice使用专用参考脉冲发送相位信息。Alice使用脉冲的一部分r来发送参考脉冲。在某种程度上，这可以视为时间复用技术。与信号相比，相位参考脉冲是相对较亮的脉冲，并且具有公知和固定的相位，以使得Bob可以估计相对相位漂移。可以使用调制器允许的最大幅度rmax在相位参考上发送尽可能多的信息。这样，Bob可以校正相位噪声，而量子通道上的强度仍远低于TLO设计中的LO脉冲。为了评估相对相位，Bob必须使用外差检测来测量每个参考脉冲的X和P正交分量两者。接着，Bob可以使用第(i-1)个和第(i+1)个相位估计来校正其第i个信号测量值。由于信号和相位参考脉冲由于延迟发射而遭受差分相位噪声，因此将此设计称为“LLO-带外-差分设计”。可以通过基于此设计实施相位校正(两者都具有r＝1/2)来论证GMCS(高斯调制相干状态)协议的原理证明。
现在解释并且论述现有设计的局限性。
关于TLO设计，强度Imax防止TLO设计中的高重复率。需强调，在此设计中，方差velec取决于距离和重复率，因为散粒噪声与LO光子数目成比例。举例来说，为了在20dB损耗通道上以1GHz在Bob侧提供10^8光子LO脉冲，输入处所需的LO功率在1550nm处约为1.2W，这远大于实验Imax值。相反，对于在Alice侧的给定发射激光强度，在Bob侧的每个LO脉冲中的光子数目随着距离和重复率而减小，并且因此电子与散粒噪声比增大。
关于LLO-依序设计，高重复率允许使用本地LO。在实践中，本地LO意味着Bob使用其自身的激光器，使得Alice的信号与Bob的LO之间的相位噪声是取决于激光器线宽的快速变化的过程。本地LO的特定挑战是在双方之间产生可靠的相位参考。在一实施方案中，可以充分地校正相位噪声，以便最小化所引发的过量噪声。举例来说，这可以通过以重复率对相位噪声进行取样来实现，并且由此可能的解决方案是以高重复率工作的。由此，基于LLO-带外的CV-QKD的重复率是特定参数。在此类设计中，有利地校正两个激光器之间的相位漂移，因为其可能导致两个连续脉冲之间的相对相位的去相关并且防止机密密钥生成。信号相位校正算法是基于邻近脉冲相位测量值的。这意味着，即使高rmax降低了等式9的相位估计方差，也会由于相位估计与相位校正之间的时间延迟而存在残余相位噪声。此剩余噪声是等式8的方差Vdrift。应注意，在低重复率或大线宽激光器的情况下，不能确保条件Vdrift<<1。高重复率允许比相位噪声漂移更快地对相位噪声进行取样，并且因此允许更有效地校正相位噪声。在实践中，这给予给定激光器最小的重复率。相位估计方案可以要求尽可能强的相位参考脉冲，以便准确地测量相位噪声。然而，幅度调制器的有限动力学限制了所允许的最大幅度。可以通过考虑由于零均值调制的截断引起的调制器过量噪声贡献ξout来对此限制进行建模。在一实施方案中，使用相同的调制器调制信号和参考脉冲两者。这意味着在调制幅度(来自等式6)上的误差(随着最大幅度rmax而增大)与相位估计方案效率之间存在取舍。
在一实施方案中，公开一种在通过光通道(例如，光纤)连接的发射器(或发送器)A与远端接收器B之间执行量子信息的相干光通信的方法，其中发射器A包括激光器LA，并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器(LLO)以操作相干接收器的激光器LB，所述方法包括以下步骤：在A处，从由激光器LA在循环i处产生的相同光波前，相位相干地导出一个或两个光脉冲，所述脉冲利用所述激光器LA而自相干；在A处，通过使用相干多路复用编码机制来将逻辑量子信息Q(i)和(以及)物理相位参考信息R(i)编码到一个或两个自相干光脉冲上；-经由光通道将多路复用的Q(i)和T(i)从A发送到B；在B处，利用对从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲的多路复用相干测量来测量逻辑量子信息Q(i)和物理相位参考信息R(i)，由此获得或确定Q(i)的经典测量值Qm(i)和R(i)的经典测量值Rm(i)，所述单个光波前是由激光器LB产生的并且用作本机振荡器以执行相干检测；在B处，通过估计R(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定Q(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phi(i)；以及在B处，通过使用相对相位Phi(i)估计校正Qm(i)测量值来确定逻辑量子信息Q(i)。
所述方法可以是“计算机实施的”：尽管所述方法的一些步骤不需要计算机(即，仅使用光信号)，但所述方法的一些步骤可以使用一个或多个计算机(CPU、存储器、I/O)或处理器或处理构件。处理器或处理构件可以是本地的(本地存取的)和/或远端的(远程存取的)。处理器例如可以包括ASIC或FPGA或其它类型的电路。
从发射器A的角度，公开了一种与由光通道连接到A的远端接收器B执行量子信息的相干光通信的方法，其中发射器A包括激光器LA并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB。所述方法包括以下步骤：
-在A处，从由激光器LA在循环i处产生的相同光波前，相位相干地导出一个或两个光脉冲，所述脉冲利用激光器LA而自相干；
-在A处，通过使用相干多路复用编码机制来将逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri编码到一个或两个自相干光脉冲上；以及
-经由光通道将多路复用的Qi和Ri从A发送到B。
从接收器B的角度，公开了一种在由光通道连接的远端发射器A与接收器B之间执行量子信息的相干光通信的方法，其中发射器A包括激光器LA并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB。所述方法包括以下步骤：
-在B处，利用对从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲的多路复用相干测量来测量逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri，由此获得Qi的经典测量值Qmi和Ri的经典测量值Rmi，所述单个光波前是由激光器LB产生的且用作本机振荡器以执行相干检测；
-在B处，通过估计Ri光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定Qi光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phii，以及
-在B处，通过使用相对相位Phii估计校正Qmi测量值来确定逻辑量子信息Qi。
本发明的实施方案描述从A到B的信息通信。A方(本文中描述为相位参考/发射器)和B方(本文中描述为从机/接收器)的角色不能“反转”(A不具有检测器)。
在实践中，为了获得双向通信，所描述的方法和系统可以实施两次，每次用于定向通信(第一次从A到B，并且第二次从B到A，由此合并端点处的硬件规范)。
值得注意的是，B处的激光器LB既可以用作B处的LLO，也可以起到相位参考/发射器的作用，例如与另一从机/接收器C(或者甚至A本身，如果A配备有必要的硬件，特别是相干检测器)通信。
当脉冲之间的相位关系随时间而稳定时(即，在大部分时间内完全或部分地显著稳定)，涉及两个光脉冲的光学过程称为《相干》。如果两个光脉冲以它们之间的相对相位已知且稳定的方式产生，则称它们是所述的“相干”的。
如本文中所使用的，表达“在时间Ti处从激光器LA产生的光波前，相干地导出一个或两个光脉冲的相位”意味着来自一个或两个脉冲的光源自于由LA在时间Ti处发射的光波前，并且在时间Ti处在所述脉冲之间和LA的相位之间存在固定相位。在导出两个脉冲的情况下，它们因此是相位相干的(根据定义)。
相干多路复用编码源于在一个或两个自相干光脉冲上联合编码两种类型的信息，例如量子信息Q(i)和相位参考信息R(i)。多路复用编码为所述的相干，因为在编码Q(i)和R(i)的光载波之间存在稳定的相位关系，这些光载波在时间Ti处还都与激光器LA相干。如果量子信息和相位参考信息的物理载波之间的相对相位是已知且恒定的，则在相干多路复用编码之后相对相位保持已知且恒定。
相干多路复用检测机制源于在传达Q(i)和R(i)的单个(或两个)光脉冲上的Q(i)和R(i)的联合相敏测量。LB在这些相敏测量中用作本地相位参考(LLO)，例如用以执行零差或外差检测。
如果在时间T(i)的LA与检测时的LB的相位之间的相对相位从一个循环i到另一循环i’稳定，则称检测机制是相干的。
根据本发明执行的信息处理的目的是确定或估计在时间Ti处的LA与检测时的LB之间的相位漂移。基于此相位漂移估计值DeltaPhi(i)，可以将校正应用于测量值Qm(i)。举例来说，在B处使用外差检测来测量相干状态Q(i)的正交分量的情况下，值Qm(i)将包括两个实数值(即两个正交分量值Xm(i)和Pm(i)。待应用于Qm(i)＝(Xm(i),Pm(i))以检索Q(i)的相位校正估计值的校正将由此在于将Qm(i)旋转一定角度DeltaPhi(i)。
校正Qm(i)测量值以便使用相对相位Phi(i)估计来获得所发射量子信息Q(i)的精确估计被称为相位校正。在实践中，其可以数字信号处理方式进行，所述方法在于使用算法技术对测量值进行数字校正，或者以物理方式进行，所述方法包括物理地校正LO的相位以对相对相位进行锁相。
在实践中，Bob的接收器可以是零差(一个状态正交分量的测量值)或外差(两个正交分量的测量值)检测。在强相位噪声状态的情况下，需要外差测量以更精确地获得相对相位噪声。在低相位噪声状态下，零差检测可以是足够的。
这种设计的挑战是校正两个所涉及的激光器所出现的相位漂移。在实践中，必须评估相对相位以便确保发射与接收之间的相干性。必须对特定的物理相位信息进行此相位评估。此信息可以称为相位参考。由于相位漂移，依序信号和相位参考脉冲的生成将导致最小的相位漂移，其可以足够大以防止任何机密密钥生成。本发明的一些实施方案允许与信号相位相干地执行相位评估，并且因此，没有相位噪声由所述相位评估产生。
现在描述“LLO-位移”实施方案或设计。
在改进实施方案中，所述方法进一步包括以下步骤：
-在A处，从由LA在循环i处产生的光波前导出单个光学相干状态脉冲Alpha(i)；
-在A处，将相位参考信息R(i)和量子信息Q(i)两者编码到所述脉冲Alpha(i)的正交分量上，所述编码是通过使所述量子信息Q(i)相干地位移以将相位参考信息R(i)编码为Q(i)的均值的位移而获得的；
-经由光通道将相干状态Alpha(i)从A发送到B；
-在B处，测量所接收的脉冲Alpha'(i)在循环i的接收时间的两个正交分量，其中所述激光器LB用作本地的本机振荡器(LLO)以产生与所述所接收的脉冲匹配的相干状态脉冲模式；
-在B处，利用两个正交分量确定LA与LB之间的相对相位Phi(i)；
-在B处，利用相对相位估计Phi(i)和两个正交分量的测量结果确定量子信息Q(i)。
现在描述利用外差检测的实施方案。从编码有Qi和Ri信息的LA导出的单个光脉冲的量子状态描述可以被描述为单模式玻色子相干状态或者具有几乎相同的正交分量值的少量单模相干状态的集合，并且因此被视为一个单模式玻色子相干状态。
量子信息指定在相干状态的正交分量上编码的经典变量。位移是那些经典变量的平均正交分量值的偏移，其导致相干状态的均值的偏移。
在相干状态上编码而留下Alice的两个正交分量可以标示为(Xi+Delta，Pi)，其中Xi和Pi是在时间Ti处在LA的相位参考框架中表达的量子信息正交分量，并且其中Delta是位移，在时间Ti与激光器LA同相。
表达《大Delta》意味着T*|Delta|>>max{Sqrt(Var(Xi)),N0}并且T*|Delta|>>max{Sqrt(Var(Pi)),N0}，其中N0代表散粒噪声方差。此条件允许使用正交分量测量结果来评估在时间Ti的LA与双零差测量Ti'时的LB之间的相位漂移，而不会受到散粒噪声N0的太大影响，也不会受到由于Qi调制引起的噪声的影响。
在外差测量期间，LLO脉冲和信号脉冲两者皆利用50/50分束器分裂成两个支路。此分裂导致信号损失3dB。在一个支路中，信号和LLO干扰平衡分束器，以便经由零差检测来测量信号的一个正交分量。在另一支路中，LLO相移90°，并且通过零差检测来测量信号的另一正交分量。
响应于相位漂移的估计，校正过程随后允许估计量子信息Qi。Qi的估计程序使用以下事实：B已知位移幅度的|Delta|值和T(强度中的通道传输值)。
外差检测器为相位分集零差检测器。所述检测器包括两个零差检测器，其中两个本机振荡器的相位具有相对相位pi/2。
现在描述包括相位校正步骤的实施方案。
在此类实施方案中，所述方法可以包括以下步骤：通过在A处将量子信息和相位参考信息编码于相同的光学相干状态脉冲Alpha(i)上而校正相对相位。所述相位参考信息R(i)编码为量子信息Q(i)的位移后的均值。所述方法可以进一步包括：
-经由所述光通道将相干状态Alpha(i)从A发送到B；
-在B处，测量所接收的脉冲Alpha(i)的两个正交分量，从而得到经典测量结果Xm(i)和Pm(i)；
-在B处，通过在大小为W的窗上处理i之前的测量结果Xmj和Pmj来计算相对相位的估计值Theta_est(i)，其中0≤i-j≤W；以及，
-在B处，通过基于所述Theta_est(i)估计值对原始结果应用相位校正旋转并且接着通过补偿位移R(i)的值来校正量子信息测量结果Xm(i)和Pm(i)上的相对相位漂移。
相干状态的位移为相位空间中的位移。此表示每个正交分量的均值的位移。此为Alice的相位参考的编码，其为Bob所已知。
现在描述“LLO-延迟线-dsp”实施方案(“设计”)。
在此类实施方案中，所述方法可以包括以下步骤：
-在A处，导出两个不同的光学相干状态脉冲QP(i)和RP(i)，两个脉冲是通过将由LA在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在A处，将量子信息Q(i)编码在所述光学相干状态QP(i)的所述正交分量上；
-在A处，将相位参考信息R(i)编码在所述光学相干状态RP(i)上，其与LA同相的正交分量值利用LA相干地位移大的值Er；经由所述光通道将相干状态QP(i)和RP(i)从A发送到B；
-(在B处)导出两个相位相干本地的本机振荡器脉冲LLOQ(i)和LLOR(i)，所述脉冲是通过将由LB在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在B处，利用相干检测测量所接收的参考脉冲RP(i)的两个正交分量，从而获得测量结果(Xref(i)，Pref(i))，在所述相干检测中，所述光脉冲LLOR(i)用作与RP(i)匹配的本地的本机振荡器(LLO)模式；
-在B处，利用所述正交分量测量结果(Xref(i)，Pref(i))确定LA与LB之间的所述相对相位漂移Theta_est(i)；
-在B处，利用在循环i处的相干检测测量所接收的脉冲QP(i)上的量子信息Q(i)，从而获得经典信息Qm(i)，在所述相干检测中，所述光脉冲LLOQ(i)用作与QP(i)匹配的本地的本机振荡器(LLO)模式；
-在B处，利用相位校正处理使用Theta_est(i)校正Qm(i)并且确定逻辑量子信息Q(i)。
在发射时，激光器LA输出连续的光相干脉冲(使用开/关模式或脉冲整形激光器的连续波输出的幅度调制器)。使用不平衡分束器将每个脉冲分裂成两部分。参考部分比量子部分强度大。
使用延迟线延迟参考脉冲路径，所述延迟线是增长相位参考脉冲的光路的额外光纤。延迟时间对于接收时的实际设施被设定成两个源脉冲之间的时间的一半，从而导致重复率乘以因子2。
参考脉冲用以估计LA与LB之间的相对相位。由于对应的量子信息和相位参考脉冲依据构造是相位相干的，因此相位参考干涉处的相对相位的估计是量子脉冲测量时的相对相位的良好近似。
在此实施方案中，可以使用零差检测来估计量子信息Q(i)，因为在干扰时物理地确保了相位相干性。然而，即使在高相位噪声状态下，参考脉冲也需要外差以允许相位校正。
现在描述“LLO-延迟线-opll”实施方案(“设计”)。
在此类实施方案中，所述方法可以包括以下步骤：
-在A处，导出两个不同的光学相干状态脉冲QP(i)和RP(i)，所述两个脉冲是通过将由LA在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在A处，将量子信息Q(i)编码在所述光学相干状态QP(i)的所述正交分量上；
-在A处，将相位参考信息R(i)编码在所述光学相干状态RP(i)上，其与LA同相的正交分量值利用LA相干地位移大的值Er；经由所述光通道将相干状态QP(i)和RP(i)从A发送到B；
-在B处，导出两个相位相干本地的本机振荡器脉冲LLOQ(i)和LLOR(i)，所述脉冲是通过将由LB在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在B处，将QP(i)和RP(i)解复用或分离到两个不同的光路上；在B处，利用相干检测测量所接收的参考脉冲RP(i)的两个正交分量，从而获得测量结果(Xref(i)，Pref(i))，在所述相干检测中，所述LLOR(i)脉冲用作与RP(i)匹配的本地的本机振荡器(LLO)模式；
-在B处，利用所述正交分量测量结果(Xref(i)，Pref(i))确定LA与LB之间的相对相位漂移Theta_est(i)；
-在B处，利用反馈机制和所述Theta_est(i)估计值物理地环路锁定所述LLOQ(i)脉冲的相位与所述光学参考脉冲RP(i)的相位；
-在B处，利用相干检测测量所接收的脉冲QP(i)，其中，被锁相的LLOQ(i)脉冲用作与RP(i)匹配的本地的本机振荡器(LLO)模式；以及，
-在B处，确定所述量子信息Q(i)。
在发射时，激光器LA输出连续的光相干脉冲(使用开/关模式或幅度调制器脉冲整形激光器的连续波输出)。使用不平衡分束器将每个脉冲分裂成两部分。参考部分比量子部分强度大。
使用延迟线延迟参考脉冲路径，所述延迟线是增长相位参考脉冲的光路的额外光纤。延迟时间对于接收时的实际设施被设定成两个源脉冲之间的时间的一半，从而导致重复率乘以因子2。
多路复用技术必须允许Bob分离相位参考脉冲与量子信号脉冲，以便利用不同的相干检测器测量它们。在实践中，这可以使用偏振技术来进行。偏振分束器可以在发射时分裂源脉冲，而另一偏振分束器将相位参考脉冲和量子信号脉冲分离到Bob侧的两个不同光路上。
参考脉冲用以估计LA与LB之间的相对相位。由于对应量子信息和相位参考脉冲依据构造是相位相干的，因此相位参考干涉处的相对相位的估计是量子脉冲测量时的相对相位的良好近似。
接着使用相对相位估计来物理地控制量子信号测量的本机振荡器的相位，以便确保干扰的相干性。可以使用不同的机制来实现OPLL，例如注入(injection)、高频振动环路(dither-loop)、平衡环路(balanced loop)、科斯塔斯环路(Costas loop)。
锁相过程可以包括反馈控制(至少)实验的重复率、本机振荡器脉冲的相位的技术。
进一步公开了一种计算机程序产品，其包括指令，在计算机上执行该指令时使得所述计算机执行所述方法的一个或多个步骤。
还提供一种包括用以执行所述方法的一个或多个步骤的构件的系统。
在一些实施方案中，公开了一种用于由光通道连接的发射器A与远端接收器B之间的量子信息的相干光通信的系统。发射器A包括激光器LA，并且接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB，所述系统进一步包括：
-激光器LA，其配置为在A处在循环i处从相同光波前，相位相干地导出一个或两个光脉冲，所述脉冲利用所述激光器LA而自相干；
-相干多路复用编码器，其在A处将逻辑量子信息Q(i)和物理相位参考信息R(i)编码到所述一个或两个自相干光脉冲上；
-从A到B的光通道，其配置为发送多路复用的Q(i)和T(i)；
-多路复用相干测量装置，其配置为在B处利用从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲来测量逻辑量子信息Q(i)和物理相位参考信息R(i)，由此获得Q(i)的经典测量值Qm(i)和R(i)的经典测量值Rm(i)，所述单个光波前是由激光器LB产生且用作本机振荡器以执行相干检测；
-配置为在B处通过估计R(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定Q(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phi(i)的装置；
-配置为在B处通过使用相对相位Phi(i)估计校正Qm(i)测量值来确定逻辑量子信息Q(i)的装置。
从发射器A的角度，公开了一种用于由光通道连接的发射器A与远端接收器B之间的量子信息的相干光通信的系统，其中发射器A包括激光器LA并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB。所述系统进一步包括：
-激光器LA，其配置为在A处在循环i处从相同光波前，相位相干地导出一个或两个光脉冲，所述脉冲利用所述激光器LA而自相干；
-相干多路复用编码器，其在A处将逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri编码到所述一个或两个自相干光脉冲上；
-从A到B的光通道，其配置为发送多路复用的Qi和Ti。
从接收器B的角度，公开了一种用于由光通道连接的发射器A与远端接收器B之间的量子信息的相干光通信的系统，其中发射器A包括激光器LA并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB。所述系统进一步包括：
-多路复用相干测量装置，其配置为在B处利用从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲来测量逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri，由此获得Qi的经典测量值Qmi和Ri的经典测量值Rmi，所述单个光波前是由激光器LB产生的且用作本机振荡器以执行相干检测；
-配置为在B处通过估计R(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定Qi光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phii的装置；以及
-配置为在B处通过使用相对相位Phii估计校正Qmi测量值来确定逻辑量子信息Qi的装置。
现在描述系统的特定实施方案(具有位移多路复用)。
在此类实施方案中，所述系统可以进一步包括外差检测器和本地的本机振荡器(LLO)。从A发送到B的信息编码在单个光学相干状态脉冲上，并从LA在循环i处所产生的所述光波前导出；量子信息Q(i)编码在所述相干状态的两个正交分量上，而相位参考信息R(i)编码为在循环i处与LA同相的正交分量的幅度Delta的位移；外差检测器测量所接收的脉冲在循环i处的两个正交分量。所述激光器LB用作本地的本机振荡器(LLO)以产生与所接收的脉冲匹配的相干状态脉冲模式。正交分量测量结果用以估计LA与LB之间的相位漂移，并且接着用以确定所述量子信息Q(i)。
现在描述系统的特定实施方案(具有延迟线和DSP相位校正)。
在此实施方案中，所述系统可以进一步包括分束器、光学延迟线和零差或外差检测器，其中量子信息Q(i)和相位参考信息R(i)编码到两个不同的光学相干状态脉冲上。此两个脉冲是通过将LA(在循环i处)所产生的光脉冲分裂到分束器上并且利用光学延迟线相对于第一脉冲将第二脉冲延迟时间DeltaT而生成的。量子信息Q(i)编码在所述脉冲中的一个脉冲QP(i)的正交分量上。相位参考信息R(i)编码在所述第二脉冲RP(i)上，其正交分量值与LA同相且位移值Delta，而其另一正交分量值不进行调制；在Bob的零差或外差检测器在循环i处执行所述所接收的脉冲QP(i)的所述正交分量的测量DQ，其中LB用作本地的本机振荡器(LLO)以产生与QP(i)匹配的相干状态脉冲LLOQ(i)模式；在Bob处，在循环i处执行所接收参考脉冲RP(i)的所述两个正交分量的外差测量DR。所述激光器LB用作本地的本机振荡器(LLO)以产生相干状态脉冲LLOR(i)，所述相干状态脉冲是通过使用延迟线延迟所述波前中用来利用延迟线在循环i处产生LLOQ(i)的一部分而获得；利用DR获得的所述正交分量测量结果用来确定LA与LB之间的所述相位漂移Phi(i)。所确定的相位漂移接着用以校正QP(i)的正交分量测量结果，并且确定量子信息Qi。
现在描述系统的特定实施方案(具有不同的检测器)。在改进实施方案中，相干检测器DQ或相干检测器DR为不同的单个检测器。有利地，使用两个不同的检测器移除检测动力学的约束(如果其可能意味着较高的硬件成本和实验复杂性)。
在改进实施方案中，相干检测器DQ与相干检测器DR是相同的相干检测器。具有单个检测器呈现出设计简单、较低硬件成本的优点。另一方面，由于在不遭受饱和的情况下以相同检测来检测(弱)量子信号Qi与(强)参考信号Ri的检测(在饱和之前)的有限动力学，因此其可能具有挑战性。
在改进实施方案中，相干检测器DQ或相干检测器DR与相干状态脉冲LLOR的强度相关联，相干状态脉冲LLOR的强度相对于相干状态脉冲LLOQ的强度减小。
或者，可以通过在检测(强)参考脉冲PR时降低本机振荡器功率来解决对动力学的约束。必须非常仔细地校准功率水平，并且功率稳定性将在此设计中引入新的实验问题。此外，降低本机振荡器功率将具有增大电子噪声的相对影响的不利影响，但如果参考脉冲功率与散粒噪声相比非常高，则这种影响不应太有害。
现在描述系统的特定实施方案(“LLO-自相干-opll”设计)。
在改进实施方案中，量子信息Q(i)与相位参考信息R(i)编码到两个不同的光学相干状态脉冲上，两个脉冲皆是相干地从由LA在循环i处产生的所述光波前导出，第二脉冲利用光学延迟线相对于第一脉冲延迟；量子信息Q(i)编码在所述脉冲中的称为QP(i)的一个脉冲的所述正交分量上；相位参考信息R(i)编码在称为RP(i)的所述第二脉冲上，与LA同相的其正交分量值位移大的值Delta，而其另一正交分量值不进行调制；所述相位参考脉冲RP(i)用以在B处操作光学锁相环路(OPLL)，从而利用反馈机制将激光器LB的相位锁定到光学参考脉冲RP(i)的相位；以及在B处在循环i处执行所述所接收的脉冲QP(i)的所述正交分量的双零差测量DQ，其中LB用作本地的本机振荡器(LLO)以产生与QP(i)匹配的相干状态脉冲PLLOQ模式。
有利地，可以使用不同的机制来实现OPLL，例如注入、高频振动环路、平衡环路、科斯塔斯环路中的一个或多个。
应注意，示例性图中表示的以下参数基本上是恒定的：Alice的调制方差是VA＝2；调和效率为β＝0.95；零差效率是η＝0.7，并且对于干扰的LO脉冲中的10^8个光子，电子噪声是velec＝0.1。
进一步考虑了马赫-曾德尔(Mach-Zender)幅度调制器中的8位精度相位调制器和40dB动力学(ε＝0.01)。
图1示出TLO设计中的Bob的接收器100的实施方案。Bob接收衰减信号和LO多路复用脉冲。其首先必须将两个脉冲解复用110。接着，其随机选择正交分量以测量为{0，π/2}中的随机相位，以便利用相位调制器120应用于LO。最后，信号和LO干扰50/50分束器130。Bob的测量对应于分束器输出中的光电流差异。
图2示出了LLO-依序设计中的Bob的接收器的实施方案。Bob交替地接收信号与相位参考脉冲201。其对脉冲中的每一个执行外差检测并且获得X和P正交分量两者。接着使用数字处理执行相位校正210。
图3比较了两种设计(所传输LO与本地LO设计)关于距离310和重复率320的理论过量噪声。图示出了对于δν＝50kHz的所传输LO和本地LO设计中的理论密钥速率之间的比较。电子噪声被认为是完全受信任(乐观模型)。对于重复率f＝50MHz，左曲线图310表示随距离而变的过量噪声。右曲线图320表示对于d＝25km的随重复率而变的过量噪声。已对于所传输LO设计选择了不同值Imax。短划线311对应于空密钥速率阈值ξNKR。
假定由于实验原因，Alice的激光器发射的功率限于Imax。所传输LO设计的标准实施方案通常依赖于几毫瓦的输入强度。对于这些曲线，已选择了Imax∈{2mW,10mW,20mW}。可以看出，取决于Imax的值，存在距离和重复率限制，过量噪声从所述距离和重复率限制增大到高于空密钥速率阈值。这是由于以下事实：Alice无法确保Bob侧的LO足够亮(每脉冲大约108个光子)，并且由此电子与散粒噪声比防止生成机密密钥。从右图320可以看出，对于高重复率，LLO-位移设计允许生成机密密钥。这是由于两个原因：首先，如所论述，Bob侧的LO强度不取决于重复率，并且因此电子与散粒噪声比是本地控制的，而TLO设计不是这种情况。第二，高重复率允许有效地校正相位漂移并且确保低相位噪声引发的过量噪声。最后，为了维持低电子与散粒噪声比和低相位噪声，高重复率以及长距离CV-QKD应基于本地LO。
现在描述本发明的实施方案。
现在描述根据本发明的实施方案的三个LLO设计。这些设计包括自相干信号/相位参考对。
在一实施方案中，在本地生成LO的方式确保信号和相位参考不遭受任何相位噪声并且在发射时来自相同脉冲。现在描述实施此方法的三个设计或实施方案：
在一实施方案中，根据本发明的系统包括具有数字相位校正的相干信号/参考脉冲对。
如所论述，LLO-依序设计不受两个邻近脉冲之间的激光相位漂移的限制。在此设计中，对从同一脉冲分裂出的脉冲执行相位估计和相位校正两者。这样，可以移除由LLO-依序设计中的激光相位漂移引起的最小剩余相位噪声。
在一实施方案中(“LLO-延迟线-dsp设计”)，Alice用其激光器产生2/f重复率信号。其接着使用不平衡分束器将每个脉冲分裂成两部分。弱部分被调制以获得通常的GMCS信号相干状态，而强部分被延迟1/f秒。最后经由量子通道发送两个脉冲。最后，Alice发送一个信号脉冲和一个参考脉冲(两者从相同的原始脉冲输出)的连续对。这可以被视为时间复用方法，以独立于激光漂移来发送信号和完全被锁相的相位参考两者。在Bob侧处，本地LO用来测量每个脉冲。以数字方式执行相对相位估计和校正两者。相位校正不再受两个邻近脉冲之间的相位漂移的限制，而是仅受参考脉冲上的相位估计效率的精度的限制。
如所论述，剩余的相位噪声取决于参考脉冲的相位估计的效率。这取决于每个脉冲上的可用强度。此效率可以表达为相位估计的方差。其受限于Alice的激光强度、量子通道上允许的强度以及Bob的零差检测器的动力学。
在一实施方案(“LLO-延迟线-opll”)中，根据本发明的系统包括具有光学PLL的相干信号/参考脉冲对。在此类实施方案中，引入了另一LLO-延迟线设计，其中以光学方式执行相位校正。Alice产生与设计LLO-延迟线-DSP设计相同的脉冲。Bob使参考脉冲干扰其自身的LO振荡器并且测量传出光束的强度。使用此强度，其可以估计相对相位并且在信号零差检测LO上对其进行校正。这样，接着以物理方式执行相位校正。
图4说明本发明的实施方案(根据“LLO-延迟线-dsp”设计)。Alice 401以f/2的重复率产生脉冲。其将每个脉冲分裂成信号脉冲和参考脉冲。作为相同光束的输出，两个脉冲都是锁相的。使用延迟线，Alice将参考脉冲延迟1/f秒。其接着产生1/f速率信号。在接收到时，Bob 402使用其自身的LO测量每个脉冲。这样，对用信号脉冲锁相的脉冲执行相位估计。
图5说明本发明的实施方案(根据“LLO-延迟线-opll”设计)。Alice 501以f/2的重复率产生脉冲。其将每个脉冲分裂成信号脉冲和参考脉冲。作为相同光束的输出，两个脉冲都是锁相的。使用延迟线，Alice 501将参考脉冲延迟1/f秒。其接着产生1/f速率信号。在接收到时，Bob 502在偏振分束器上分离信号与参考脉冲。其使用参考脉冲来估计相对相位，并且以物理方式校正510所述估计以控制信号零差检测上的LO的相位。
图6示出使用带内相位参考传输的本发明的实施方案。在此类实施方案中，经修改LLO方法由于LLO-依序设计的相位估计过程的延迟而提升所论述的限制。图6示出Alice发送的热状态位移。Alice发送位移的相干状态其中xA和pA是其高斯变量。在不失一般性的情况下，可以设定为0。位移的值是已知的并且在Alice的相位空间中固定，以使得其携带关于Alice的相位参考的信息。由此，每个脉冲既可以用作信号也可以用作参考脉冲。使用外差检测，Bob测量每个接收的相干状态的X和P正交分量，并且获得值(xB,pB)。由于相位漂移，Bob的参考中的每个相干状态的相位可以写成θ＝θstate+θdrift，其中xA+i.pA＝r*exp(i*θstate)，并且θdrift是Alice和Bob的激光器干涉之间的相对相位，如图6所示。使用xB和pB，Bob可以将整体相对相位估计为附件1中的等式1，其是θ的估计。然而，与sqrt(VA+1)相比提供大位移Δ，相位θstate的值和方差小，以使得θ是相对相位θ漂移的良好近似。最后，给定估计θ，θ漂移的知识可以表达为θstate的方差，即附件1的等式2。因此，提供足够强的Δ，值θ是相对相位θdrift的精确估计。需强调，剩余的相位噪声由此最多是基于单个测量的相位估计的方差VM。明确地说，其不再取决于两个连续脉冲之间的相位漂移。在相位估计过程之后，Bob可以最终通过旋转角度-θ来校正其测量值。主要地，Bob以如下(xB,pB)估计Alice的正交分量：附件1的等式3，其中Rθ(P)是角度θ的点P的旋转。此实施方案被称为“LLO-位移”设计，其在图7中描述。
图6示出Alice的热状态的相位空间表示。中心圆601表示TLO和LLO-依序设计信号的零均值方差VA调制。圆602表示在参考Alice的相位参考的LLO带内设计中的位移调制。位移Δ对应于相位参考。圆603是来自Bob的视角的Alice的调制。由于相位噪声，Alice的热状态被旋转随机相位θ漂移。在Δ>>pVA的状态下，相位θstate接近0，这允许Bob有效地估计相位漂移θ漂移。此方案对于G＝1有效。通过提供大的Δ，Bob使用单状态正交分量测量值来精确估计相对相位。然而，使用高斯相位噪声结构，可以通过使用邻近相位估计来优化相位估计过程的效率。通常，相位时间相关性可以用于滤波技术。相位噪声的高斯结构可以表达为附件1的等式4，其中δθi～N(0,Vdrift)，其中Vdrift在附件1的等式8中定义。最后，最佳相位估计方差Vopt可以写为附件1中的等式5，其中nopt是相位评估过程中使用的邻近相位估计的最佳数目，并且可以写为附件1的等式6。
举例来说，在低相位噪声状态的情况下，即在Vdrift<<1的情况下，可以对邻近估计进行平均以增大总体相位估计效率。然而，在非常快速的相位噪声状态下，其中Vdrift>>VM，等式6导致nopt＝0，并且相位估计处理效率直接是基于单个测量的效率VM。明确地说，这意味着即使在强相位噪声的情况下，也可以使用位移Δ以至少VM精确恢复相对相位。
由相位噪声引起的过量噪声可以写为附件1的等式7。
当位移增大时，此量始终减小。这意味着相位恢复过程需要尽可能大的位移。然而，到目前为止只考虑了完美的位移。在由于不完美的幅度调制器引起的不完美位移的情况下，可以在相位估计过程和最终残余误差之间进行取舍。
位移的限制是由于幅度调制器的有限动力学。如果值Δ+sqrt(VA)过于接近最大幅度，则大部分调制被截断并且过量噪声增大。然而，与TLO和LLO-依序设计不同，Alice的热状态不是零均值状态。这意味着LLO位移设计可以耐受比LLO-依序设计更高的ηmin。诱导噪声记为ξ(Δ)mod。由相位调制器输入电压的离散化引起的误差与所调制的状态的幅度成比例，并且导致相位估计与幅度误差之间的最佳位移的取舍。
图7示出本发明的实施方案(“LLO-位移”设计)中的Bob的接收器701。Bob对脉冲中的每一个执行外差检测并且执行数字相位校正。信号带中的每个时隙用于执行CV-QKD。没有脉冲专用于相位参考。
Bob对Alice的正交分量的估计的总噪声可以表达为附件1的等式8。
系统性相位噪声估计特别允许LLO位移实施方案用于非常快速的相位噪声状态。与从邻近脉冲估计相位噪声的LLO-依序设计不同，现在使用包含当前估计的连续估计的滤波来估计相位噪声。这意味着，即使相对相位从脉冲到下一个脉冲完全去相关(例如由于有缺陷的激光器引起的非常快的漂移或由于低重复率)，Bob仍然可以获得关于相位噪声的信息并且校正其测量值。明确地说，此设计将允许在大相位噪声的状态下执行CV-QKD，这是使用LLO输出设计无法实现的。此外，需强调，使用带内参考相位传输使得能够使用信号的所有重复率。此设计的另一重要优点是相位参考不需要多路复用技术，这简化了此类协议的实验电路。
图8示出了根据重复率f(1MHz、50kHz和5kHz)而变的LLO依序和LLO-位移设计的预期密钥速率的比较。短划曲线对应于LLO-依序。其表示根据不同激光器线宽的重复率而变的密钥速率。在高相位噪声状态(低重复率)中，LLO-依序(短划曲线)不能产生机密密钥，因为相对相位估计效率由来自等式11的噪声Vdrift支配。然而，当重复率足够高时，漂移Vdrift很小并且相位校正是有效的。相比之下，在LLO-位移设计中，由于系统性相位估计，始终可以校正相位噪声。在低重复率状态下，最佳相位估计方差是基于单一测量的估计，而在高重复率状态下，甚至可以使用滤波技术来改进最佳相位估计方差。在低相位噪声状态下，相位噪声在两种设计中都得到有效校正，并且曲线之间的间隙由于同时信号和相位参考传输而在LLO-位移设计中节省了因子1/2。
图9示出了根据本发明的实施方案的步骤的示例。在一实施方案中，公开了一种在由光通道(例如，光纤)连接的发射器(或发送器)A 901与远端接收器B 902之间执行量子信息的相干光通信的方法。发射器A 901包括激光器LA，并且接收器B 902包括用作本地的本机振荡器(LLO)以操作相干接收器的激光器LB。所述方法包括以下步骤：
-在A处，从由所述激光器LA在循环i处产生的相同光波前，相位相干地导出910一个或两个光脉冲，所述脉冲利用所述激光器LA而自相干；
-在A处，通过使用相干多路复用编码机制来将逻辑量子信息Q(i)和(以及)物理相位参考信息R(i)编码920到一个或两个自相干光脉冲上；
-经由所述光通道将多路复用的Q(i)和T(i)从A发送930到B；
-在B处，利用从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲的多路复用相干测量来测量逻辑量子信息Q(i)和物理相位参考信息R(i)，由此获得或确定940Q(i)的经典测量值Qm(i)和R(i)的经典测量值Rm(i)，所述单个光波前是由激光器LB产生的且用作本机振荡器以执行相干检测；
-在B处，通过估计R(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定950Q(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phi(i)；以及
-在B处，通过使用相对相位Phi(i)估计校正Qm(i)测量值来确定960逻辑量子信息Q(i)。
所公开的实施方案可以采用完全硬件实施方案(例如FPGA)、完全软件实施方案，或含有硬件和软件元素两者的实施方案的形式。软件实施方案包含但不限于固件、常驻软件、微型代码等。本发明可以采用可从计算机可用或计算机可读媒体存取的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读媒体提供由计算机或任何指令执行系统使用或与之结合使用的程序代码。计算机可用或计算机可读媒体可以是可含有、存储、传达、传播或输送程序以供指令执行系统、设备或装置使用或与之结合使用的任何设备。所述介质可以是电子、磁性、光学、电磁或半导体系统(或设备或装置)或传播介质。
附件1
等式1
等式2
等式3
等式4
θi+1＝θi+δθi
等式5
等式6
等式7
等式8
Claims (14)
1.一种在由光通道连接的发射器A与远端接收器B之间执行量子信息的相干光通信的方法，其中发射器A包括激光器LA，并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB，所述方法包括以下步骤：
-在A处，从由激光器LA在循环i处产生的相同光波前，相位相干地导出一个或两个光脉冲，所述脉冲利用所述激光器LA而自相干；
-在A处，通过使用相干多路复用编码机制来将逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri编码到所述一个或两个自相干光脉冲上；
-多路复用的Qi和Ri经由所述光通道将从A发送到B；
-在B处，利用对从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲进行的多路复用相干测量，来测量逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri，由此获得Qi的经典测量值Qmi和Ri的经典测量值Rmi，所述单个光波前是由激光器LB产生并且用作本机振荡器以执行相干检测，
-在B处，通过估计Ri光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定Qi光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phii，
-在B处，通过使用相对相位Phii估计校正Qmi测量值来确定逻辑量子信息Qi。
2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
-在A处，从由LA在循环i处产生的所述光波前导出单个光学相干状态脉冲Alphai；
-在A处，将相位参考信息Ri和量子信息Qi两者编码到脉冲Alphai的正交分量上，所述编码是通过使所述量子信息Qi相干地位移以将所述相位参考信息Ri编码为Qi的均值的位移而获得的；
-将所述相干状态Alphai经由光通道从A发送到B；
-在B处，测量所接收的脉冲Alpha'i在循环i的接收时间的两个正交分量，其中所述激光器LB用作本地的本机振荡器LLO以产生与所接收的脉冲匹配的相干状态脉冲模式；
-在B处，利用所述两个正交分量确定LA与LB之间的相对相位Phii；
-在B处，使用相对相位估计Phii和两个正交分量的测量结果确定量子信息Qi。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括通过执行以下步骤来校正所述相对相位的步骤：
-在A处，将量子信息和相位参考信息编码于相同光学相干状态脉冲Alphai上，其中所述相位参考信息Ri编码为量子信息Qi的位移后的均值；
-将所述相干状态Alphai经由光通道从A发送到B；
-在B处，测量所接收的脉冲Alpha(i)的两个正交分量，从而得到经典测量结果Xmi和Pmi；
-在B处，通过在大小为W的窗上处理i之前的测量结果Xmj和Pmj来计算本机振荡器与参考之间的相对相位的估计值Theta_esti，其中0≤i-j≤W；
-在B处，通过基于Theta_esti估计值对原始结果应用相位校正旋转并且接着通过补偿位移Ri的值来校正量子信息测量结果Xmi和Pmi上的相对相位漂移。
4.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
-在A处，导出两个不同的光学相干状态脉冲QPi和RPi，所述两个脉冲是通过将LA在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成；
-在A处，将量子信息Qi编码在所述光学相干状态QPi的所述正交分量上；
-在A处，将相位参考信息Ri编码在所述光学相干状态RPi上，所述光学相干状态RPi的与LA同相的正交分量值利用激光器LA相干地位移较大的值Er；
-将相干状态QPi和RPi经由光通道从A发送到B；
-在B处，导出两个相位相干的本地的本机振荡器脉冲LLOQi和LLORi，所述脉冲是通过将由LB在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在B处，利用相干检测测量所接收的参考脉冲RP(i)的两个正交分量，从而获得测量结果Xrefi和Prefi，其中所述光脉冲LLOR(i)用作与RPi匹配的本地的本机振荡器LLO模式；
-在B处，利用正交分量测量结果Xrefi和Prefi确定LA与LB之间的相对相位漂移Theta_esti；
-在B处，利用在循环i处的相干检测测量所接收的脉冲QPi上的量子信息Qi，从而获得经典信息Qmi，其中所述光脉冲LLOQi用作与QPi匹配的本地的本机振荡器LLO模式；
-在B处，利用相位校正处理使用Theta_esti校正Qm(i)并且确定逻辑量子信息Qi。
5.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
-在A处，导出两个不同的光学相干状态脉冲QPi和RPi，所述两个脉冲是通过将由LA在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在A处，将量子信息Qi编码在光学相干状态QP(i)的正交分量上；
-在A处，将相位参考信息Ri编码在光学相干状态RPi上，所述光学相干状态RPi的与LA同相的正交分量值利用激光器LA相干地位移较大的值Er；
-将相干状态QPi和RPi经由所述光通道从A发送到B；
-在B处，导出两个相位相干的本地的本机振荡器脉冲LLOQi和LLORi，所述脉冲是通过将由LB在循环i处所产生的单个光脉冲分裂成两个脉冲并且相对于第一脉冲延迟第二脉冲而生成的；
-在B处，将QPi和RPi解复用或分离到两个不同的光路上；
-在B处，利用相干检测测量所接收的参考脉冲RPi的两个正交分量，从而获得测量结果Xrefi和Prefi，其中LLORi脉冲用作与RPi匹配的本地的本机振荡器LLO模式；
-在B处，利用正交分量测量结果Xrefi和Prefi确定LA与LB之间的相对相位漂移Theta_esti；
-在B处，利用反馈机制和Theta_esti估计值物理地环路锁定LLOQ(i)脉冲的相位与光学参考脉冲RP(i)的相位；
-在B处，利用相干检测测量所接收的脉冲QPi，其中被锁相的LLOQi脉冲用作与RPi匹配的本地的本机振荡器LLO模式；
-在B处，确定量子信息Qi。
6.一种计算机程序产品，其包括指令，当在计算机上执行指令时使得所述计算机执行根据前述权利要求1到5中任一项所述的方法的步骤。
7.一种系统，包括用以执行根据前述权利要求1到5中任一项所述的方法的步骤的构件。
8.一种用于由光通道连接的发射器A与远端接收器B之间的量子信息的相干光通信的系统，其中发射器A包括激光器LA并且其中接收器B包括用作本地的本机振荡器LLO以操作相干接收器的激光器LB，所述系统进一步包括：
-激光器LA，其配置为在A处在循环i处从相同光波前，相位相干地导出一个或两个光脉冲，所述脉冲利用所述激光器LA而自相干；
-相干多路复用编码器，其在A处将逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri编码到一个或两个自相干光脉冲上；
-从A到B的光通道，其配置为发送多路复用的Qi和Ri；
-多路复用相干测量装置，其配置为在B处利用从单个光波前导出的所述一个或两个自相干脉冲来测量逻辑量子信息Qi和物理相位参考信息Ri，由此获得Qi的经典测量值Qmi和Ri的经典测量值Rmi，所述单个光波前是由激光器LB产生且用作本机振荡器以执行相干检测；
-配置为在B处通过估计R(i)光脉冲与对应的LO脉冲之间的相对相位来确定Qi光脉冲与对应的LO脉冲之间在循环i处的干扰的相对相位Phii的装置；以及
-配置为在B处通过使用相对相位Phii估计校正Qmi测量值来确定逻辑量子信息Qi的装置。
9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括外差检测器和本地的本机振荡器LLO，其中：
-从A发送到B的信息编码在单个光学相干状态脉冲上，并从LA在循环i处所产生的所述光波前导出；
-量子信息Qi编码在相干状态的两个正交分量上，而相位参考信息R(i)编码为在循环i处与LA同相的正交分量的幅度delta的位移；
-外差检测器测量所接收的脉冲在循环i处的两个正交分量，其中所述激光器LB用作本地的本机振荡器LLO以产生与所接收的脉冲匹配的相干状态脉冲模式；并且其中
-正交分量测量结果用以估计LA与LB之间的所述相位漂移，并且接着用以确定量子信息Qi。
10.根据权利要求8所述的系统，进一步包括分束器、光学延迟线和零差或外差检测器，其中：
-量子信息Qi和相位参考信息Ri编码到两个不同的光学相干状态脉冲上，所述两个脉冲是通过将由LA在循环i处所产生的光脉冲分裂到分束器上并且利用光学延迟线相对于第一脉冲将第二脉冲延迟时间DeltaT而生成；
-量子信息Qi编码在脉冲中的一个脉冲QPi的正交分量上；
-相位参考信息Ri编码在第二脉冲RPi上，所述第二脉冲RPi的正交分量值与LA同相且位移值delta，而其另一正交分量值不进行调制；
-在Bob的零差或外差检测器，在循环i处执行所接收的脉冲QPi的正交分量的测量DQ，其中LB用作本地的本机振荡器(LLO)以产生与QPi匹配的相干状态脉冲LLOQi模式；
-在Bob，在循环i处执行所接收的参考脉冲RPi的两个正交分量的外差测量DR，激光器LB用作本地的本机振荡器LLO以产生相干状态脉冲LLORi，相干状态脉冲是通过使用延迟线延迟所述波前中用来利用延迟线在循环i处产生LLOQi的一部分而获得；
-利用DR获得的正交分量测量结果用来确定LA与LB之间的所述相位漂移Phii，所述所确定的相位漂移接着用来校正QP(i)的正交分量测量结果和确定量子信息Qi。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述相干检测器DQ或所述相干检测器DR为不同的单个检测器。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述相干检测器DQ和所述相干检测器DR为相同的相干检测器。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述相干检测器DQ或所述相干检测器DR与相对于相干状态脉冲LLOQ的强度减小的相干状态脉冲LLOR的强度相关联。
14.根据权利要求10所述的系统，其中：
-量子信息Qi与相位参考信息Ri编码到两个不同的光学相干状态脉冲上，所述两个脉冲皆是相干地从由LA在循环i处产生的光波前导出，利用光学延迟线相对于第一脉冲延迟第二脉冲；
-量子信息Qi编码在脉冲中的称为QPi的一个脉冲的所述正交分量上；
-相位参考信息Ri编码在称为RPi的第二脉冲上，RPi的与LA同相的正交分量值位移较大的值delta，而其另一正交分量值不进行调制；
-相位参考脉冲RP(i)用以在B处操作光学锁相环路OPLL，从而利用反馈机制将激光器LB的相位锁定到光学参考脉冲RPi的相位；
-在B处，在循环i处执行所述所接收的脉冲QPi的所述正交分量的双零差测量DQ，其中LB用作本地的本机振荡器LLO以产生与QPi匹配的相干状态脉冲PLLOQ模式。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111555871A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-18 | 中国科学院半导体研究所 | 用于量子密钥分发的可重构接收芯片 |
| CN111585755A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-25 | 中国科学院半导体研究所 | 片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片 |
| CN113225273A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-08-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于cs的自由空间cv-qkd信道参数估计方法 |
| CN114650206A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-06-21 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 量子密钥分发系统相位噪声补偿方法、装置、设备及介质 |
| CN114650130A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-21 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种基于多点采样均值的cvqkd系统的高精度相位补偿方法 |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107231198B (zh) * | 2016-03-25 | 2019-10-22 | 华为技术有限公司 | 量子信号检测方法和量子信号检测装置 |
| CN106850217B (zh) * | 2017-04-06 | 2019-06-14 | 山西大学 | 一种实现一维调制连续变量量子密钥分发方法 |
| CN108737082B (zh) * | 2017-04-24 | 2020-11-17 | 华为技术有限公司 | 信号的接收装置和接收方法 |
| CN109104251B (zh) * | 2017-06-20 | 2021-07-16 | 华为技术有限公司 | 一种数据传输方法、装置及系统 |
| EP3656078B1 (en) * | 2017-10-13 | 2022-12-07 | Huawei Technologies Duesseldorf GmbH | Heterodyne receiver and receiving method |
| CN108134670B (zh) * | 2018-02-02 | 2020-12-25 | 北京邮电大学 | 一种适用于连续变量量子密钥分发中相位参考信号制备方法 |
| CN108494550B (zh) * | 2018-03-12 | 2021-08-06 | 长春大学 | 一种基于量子密钥的移动端安全解锁方法 |
| CN110324140B (zh) * | 2018-03-30 | 2024-07-02 | 上海国盾量子信息技术有限公司 | 一种用于连续变量量子密钥分发的解码装置、方法及分发系统 |
| CN108599949B (zh) * | 2018-08-06 | 2020-06-12 | 山西大学 | 一种安全密钥速率计算方法及系统 |
| WO2020048610A1 (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | Huawei Technologies Duesseldorf Gmbh | Qpsk based rf-assisted cv- qkd transmission |
| CN109361515B (zh) * | 2018-11-23 | 2022-05-27 | 山西大学 | 连续变量量子密钥分发系统脉冲光高速偏振锁定方法 |
| CN113302875A (zh) * | 2019-03-04 | 2021-08-24 | 杜塞尔多夫华为技术有限公司 | 量子密钥分发中校准可信噪声 |
| GB2582300A (en) | 2019-03-14 | 2020-09-23 | Univ York | Methods and apparatus for coherent signal amplification and detection |
| WO2020200449A1 (en) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Huawei Technologies Duesseldorf Gmbh | Optical injection locking in quantum key distribution |
| CN110380849A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-10-25 | 上海循态信息科技有限公司 | Cvqkd系统下针对高速漂移的离线相位补偿方法及存储介质 |
| CN110677244B (zh) * | 2019-09-19 | 2022-03-18 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种适用于连续变量量子密钥分发系统的自平衡方法 |
| CN111314071B (zh) * | 2020-02-14 | 2022-04-15 | 上海循态量子科技有限公司 | 连续变量量子密钥分发方法及系统 |
| US11329797B2 (en) * | 2020-02-25 | 2022-05-10 | Quantropi Inc. | Method and system for secure phase-encoded digital communication over optical channels |
| CN112332976B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-03-18 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种基于调制方差的安全码率全局优化方法与装置 |
| CN112311540A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-02 | 南京大学 | 一种本地本振的四态量子密钥分发方法及系统 |
| GB2602353B (en) * | 2020-12-24 | 2023-09-13 | Toshiba Kk | Optical system and method |
| US20240171287A1 (en) * | 2021-03-22 | 2024-05-23 | Fundació Institit De Ciènces Fotòiniques | Method and a device for carrier recovery |
| EP4123958B1 (en) | 2021-07-22 | 2023-11-01 | Uniwersytet Warszawski | Method for coherent optical communications for the transmission of information and for the distribution of a cryptographic key and a system for implementing the method |
| CN114050868B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-01-31 | 北京师范大学 | 基于发或不发方法的量子安全直接通信方法 |
| CN114285548B (zh) * | 2021-12-03 | 2024-03-15 | 济南量子技术研究院 | 一种基于相位后选择的诱骗态mdi-qkd方法和系统 |
| CN114697023B (zh) * | 2022-03-22 | 2024-02-13 | 善恒展创(深圳)发展合伙企业(有限合伙) | 一种基于连续变量离子态的私密信息比较方法 |
| US12040840B2 (en) | 2022-08-26 | 2024-07-16 | Cisco Technology, Inc. | Hybrid coherent optical transceiver for quantum and classical communication |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101015164A (zh) * | 2004-09-07 | 2007-08-08 | Magiq技术公司 | 多路复用qkd信道的系统和方法 |
| CN103620989A (zh) * | 2011-03-01 | 2014-03-05 | 奥普内斯特子系统公司 | 用于相干光信号的正交时间偏斜检测 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08139701A (ja) * | 1994-11-15 | 1996-05-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 量子暗号方式 |
| US7403623B2 (en) * | 2002-07-05 | 2008-07-22 | Universite Libre De Bruxelles | High-rate quantum key distribution scheme relying on continuously phase and amplitude-modulated coherent light pulses |
| JP2005286485A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Sony Corp | 量子暗号通信方法、および量子暗号通信装置 |
| FR2879381B1 (fr) * | 2004-12-15 | 2008-12-26 | Thales Sa | Systeme de distribution quantique de cle de cryptage a variables continues |
| US7706536B2 (en) * | 2005-05-17 | 2010-04-27 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Phase locking in a multi-channel quantum communication system |
| JP4882491B2 (ja) * | 2006-05-02 | 2012-02-22 | ソニー株式会社 | 量子暗号通信装置、通信端末および付加情報送信方法 |
| US9331875B2 (en) * | 2014-04-04 | 2016-05-03 | Nxgen Partners Ip, Llc | System and method for communication using orbital angular momentum with multiple layer overlay modulation |
| US9553677B1 (en) * | 2014-11-17 | 2017-01-24 | Sandia Corporation | Self-referenced continuous-variable quantum key distribution |
| CN104539582B (zh) * | 2014-12-03 | 2018-01-19 | 上海交通大学 | 一种连续变量量子密钥分发安全防御方法 |
| EP3335368B1 (en) * | 2015-08-14 | 2022-08-03 | Nokia Technologies Oy | On-chip continuous variable quantum key distribution system with polarization and frequency division multiplexing |
| US9768885B2 (en) * | 2015-09-10 | 2017-09-19 | Ut-Battelle, Llc | Pilot-aided feedforward data recovery in optical coherent communications |
-
2016
- 2016-05-11 EP EP16305551.0A patent/EP3244566B1/en active Active
-
2017
- 2017-05-10 KR KR1020187032546A patent/KR102307246B1/ko active IP Right Grant
- 2017-05-10 SG SG10201914017SA patent/SG10201914017SA/en unknown
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- 2017-05-10 JP JP2018559364A patent/JP2019522394A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101015164A (zh) * | 2004-09-07 | 2007-08-08 | Magiq技术公司 | 多路复用qkd信道的系统和方法 |
| CN103620989A (zh) * | 2011-03-01 | 2014-03-05 | 奥普内斯特子系统公司 | 用于相干光信号的正交时间偏斜检测 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DIAMANTI ELENI: "Practical secure quantum communications", 《OPTOMECHATRONIC MICRO/NANO DEVICES AND COMPONENTS III》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111555871A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-18 | 中国科学院半导体研究所 | 用于量子密钥分发的可重构接收芯片 |
| CN111585755A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-25 | 中国科学院半导体研究所 | 片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片 |
| CN111585755B (zh) * | 2020-04-29 | 2021-02-23 | 中国科学院半导体研究所 | 片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片 |
| CN111555871B (zh) * | 2020-04-29 | 2021-03-26 | 中国科学院半导体研究所 | 用于量子密钥分发的可重构接收芯片 |
| CN113225273A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-08-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于cs的自由空间cv-qkd信道参数估计方法 |
| CN113225273B (zh) * | 2021-03-25 | 2022-10-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于cs的自由空间cv-qkd信道参数估计方法 |
| CN114650130A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-21 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种基于多点采样均值的cvqkd系统的高精度相位补偿方法 |
| CN114650206A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-06-21 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 量子密钥分发系统相位噪声补偿方法、装置、设备及介质 |
| CN114650206B (zh) * | 2022-04-08 | 2023-05-05 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 量子密钥分发系统相位噪声补偿方法、装置、设备及介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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