CN112217575A - 诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于QKD系统的诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统，本发明技术方案将所述QKD系统的发送端与一校对设备放置在设定安全区进行QKD通信时，通过调节所述发送端的光强比，使得所述标准接收端探测到的光强比达到目标光强比，基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述QKD系统的接收端进行QKD通信。可见，本发明技术方案通过一可信的校对设备作为校准工具，对发送端的光信号进行测量和校准，大大提高了校准精确度。

Description

诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术领域，更具体的说，涉及一种用于QKD(Quantum KeyDistribution，量子密钥分发)系统的诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统。

背景技术

随着量子计算机研究的不断发展，经典密码体系的安全性面临的威胁也迫在眼前。在这种大环境下，QKD技术由于不依赖于计算安全性，成为当前通信领域的一个重点发展方向，受到了极大的重视和关注。

QKD技术因能够在通信双方之间产生完全一致的无条件安全的密钥而受到广泛关注。自从1984年BB84方案提出以来，各种理论方案日臻完善，技术逐渐成熟并走向实际应用。QKD与经典密钥体系的根本不同在于其采用单个光子或纠缠光子对作为密钥的载体，由量子力学的三大基本原理(海森堡测不准原理、测量塌缩理论、量子不可克隆定律)保证了该过程的不可窃听、不可破译性，从而提供了一种更为安全的密钥体系。

实际的QKD系统一般采用诱骗态方案来抵御光子数分离攻击(PNS攻击)，使得QKD系统使用弱相干光源也可以达到与使用理想单光子光源一样的安全性能，因此该方案在QKD系统中被广泛使用。然而，实际QKD系统会因为外界各种因素的影响导致诱骗态光信号光强偏离设定值，从而使得诱骗态光信号光强与信号态光信号光强的比例出现偏差，故需要对QKD系统进行光强比例校准。

而诱骗态方案的光强比例校准一直以来因为和QKD系统的发送端、接收端的参数均有关系，而使得实测光强比难以反映QKD系统的光强比的真实情况，以至于QKD系统难以达到设定的目标光强比。

发明内容

有鉴于此，本发明技术方案提供了一种用于QKD系统的诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统，可以准确对QKD系统的光强比进行校准，使得其光强比达到设定的目标光强比。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法，用于具有发送端和接收端的QKD系统，所述光强比例校准方法包括：

在所述发送端与一校对设备均设置在安全区进行QKD通信时，调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比；

基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述接收端进行QKD通信。

优选的，在上述光强比例校准方法中，所述校对设备为标准接收端，所述基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述接收端进行QKD通信，包括：

获取所述发送端对应所述目标光强比时的参数化值；

基于所述参数化值，将所述发送端撤离所述安全区，使得所述发送端与所述接收端进行正常QKD通信。

优选的，在上述光强比例校准方法中，所述调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比，包括：

通过所述发送端设置一预设光强比；

使得所述发送端与所述标准接收端在所述安全区内进行QKD通信；

基于所述标准接收端的探测结果，计算实际光强比；

基于所述实际光强比，调整所述发送端的光强比，使得所述标准接收端探测到的光强比为所述目标光强比。

优选的，在上述光强比例校准方法中，所述通过所述发送端设置一预设光强比，包括：

通过第一示波器对所述发送端的光强比进行预设，使得所述第一示波器测量的光强比为所述预设光强比。

优选的，在上述光强比例校准方法中，基于所述标准接收端的探测结果，计算实际光强比，包括：

在设定通信协议下，基于基矢比对过程以及诱骗态调制参数比对过程，获取隐私放大因子计算所需的统计参数；

基于所述统计参数，计算所述实际光强比。

优选的，在上述光强比例校准方法中，所述校对设备为第二示波器，所述调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比，包括：

所述第二示波器在所述安全区内对信号态和诱骗态的光强进行观测；

基于所述第二示波器的观测结果，计算实际光强比；

基于所述实际光强比，调整所述发送端的光强比，使得基于所述第二示波器观测结果计算的光强比为所述目标光强比。

优选的，在上述光强比例校准方法中，调整所述发送端的光强比的方法包括：

调整所述发送端的诱骗态调制参数，以调整所述发送端的光强比。

优选的，在上述光强比例校准方法中，所述获取所述发送端对应所述目标光强比时的参数化值，包括：

基于所述发送端对应所述目标光强比时的诱骗态调制参数，使得所述发送端单独输出所述诱骗态光信号，并探测所述诱骗态光信号，单独输出所述信号态光信号，并探测所述信号态光信号；

基于所述诱骗态光信号和所述信号态光信号的探测结果，计算所述发送端的光强比，作为所述参数化值。

优选的，在上述光强比例校准方法中，还包括：

所述发送端与所述接收端进行QKD通信时，进行光强监测，以比对所述目标光强比与所述接收端探测的光强比；

基于所述目标光强比与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈；

或，依据所述发送端不依赖所述接收端的反馈策略启动光强反馈。

优选的，在上述光强比例校准方法中，启动光强反馈前，使得所述发送端与标准接收端进行QKD通信，记录所述标准接收端的数值，以设置阈值报警点；

所述基于所述目标光强比与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈包括：

如果所述接收端探测的光强比与所述目标光强比的差值大于所述阈值报警点，启动光强反馈。

优选的，在上述光强比例校准方法中，所述光强反馈的方法包括：

基于所述发送端当前光强比的诱骗态调制参数，使得所述发送端单独发送所述信号态光信号，所述发送端本地检测信号态光信号光强，单独发送所述诱骗态光信号，所述发送端本地检测诱骗态光信号光强；

基于所述发送端本地检测的所述信号态光信号光强和所述诱骗态光信号光强，计算所述发送端的光强比；

基于计算结果，调节所述发送端的诱骗态调制参数，使得所述发送端的光强比为所述参数化值。

本发明还提供了一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准系统，所述光强比例校准系统用于执行上述任一项所述的光强比例校准方法。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的用于QKD系统的诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统中，在所述QKD系统的发送端与一校对设备均设置在设定安全区进行QKD通信时，通过调节所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比达到目标光强比，基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述QKD系统的接收端进行QKD通信。可见，本发明技术方案通过一可信的校对设备作为校准工具，对发送端的光信号进行测量和校准，大大提高了校准精确度。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种对QKD系统进行光强比校准标定的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的一种使得校对设备探测到光强比为目标光强比的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的一种实际光强比的计算方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图；

图7为本发明实施例提供的又一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图；

图8为本发明实施例提供的一种光强反馈方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，首先，对QKD系统的光强比进行校准时，采用的是中断方式进行校准，需要使得发送端分别发送诱骗态光信号与信号态光信号，以单独测量诱骗态光信号与信号态光信号，进而计算发送端的光强比。其中，信号态光信号和诱骗态光信号为不同的光脉冲信号。本发明实施例中光强比为诱骗态光信号和信号态光信号的光强比。

中断校准时，发送端单独发送和测量信号态光信号，单独发送和测量诱骗态光信号，而QKD系统正常通信时，发送端发送的是随机光脉冲，该随机光脉冲是基于随机数控制的信号态光信号或诱骗态光信号。故中断校准时的发光方式(或调制方式)和QKD系统的正常通信时的发光方式(或调制方式)不同，而该不同可能会导致光强具有差异性。具体的，激光器(或者调制电信号)在不同触发频率下，光脉冲强度关系可能是不完全相同的，特别是中断校准方案用来进行光强反馈而分别单独发送的信号态光信号和诱骗态光信号(或者信号态调制电信号和诱骗态调制电信号)与QKD系统正常运行工作状态时随机光脉冲(随机调制电信号)可能存在较大的偏差，会使得发送端校准标定的光强比与QKD系统正常运行工作状态下的光强比存在偏差。但这两者容易被近似为相同值，容易忽略偏差。

例如现有技术中一种量子密钥分配系统中量子态光强锁定方法和装置中，通过处理器MCU在全范围内对D/A转换器(数模转换器)的输出电压进行扫描，在扫描结果满足要求时，处理器MCU分别记录对应施加在IM(强度调制器)上的D/A转换器的输出电压值a和b。该方案校准时的D/A转换器的输出电压(即调制电信号)可能将不同于QKD系统正常运行工作状态下的随机调制电信号，且分别对信号态光信号、诱骗态光信号进行了处理，故存在上述偏差问题，而现有技术容易忽略这些差异，没有对存在差异的两者进行考虑和分析。

其次，即使同一个发送端，不同链路距离或不同探测器下，QKD系统运行所得到的实测光强比也是不同的，也会造成实测光强比与目标光强比出现偏差。

而且，在不同的场景下，信号态光信号和诱骗态光信号的时域以及频域不一致问题会导致实测光强比更加难以反映真实光强比。

可见，现有技术中采用中断校准的方式，由于改变了发送端的发光方式，其不同于QKD系统正常运行工作状态下的发光方式，但这两者容易被近似为相同，容易忽略偏差，导致中断校准方式的校准结果和预期结果也存在偏差。如上述，QKD系统正常工作运行状态下，诱骗态光信号和信号态光信号按照一定比例随机发送，而对于中断校准方式，发光方式是分别发送信号态光信号和诱骗态光信号，分别进行比例标定再反馈调整，这种方式因为引入了光源本身的差异，发光方式的改变导致校准时的实测光强比并不能很好的反映QKD系统正常工作运行状态下真实的光强比，以至于其达到目标光强比的校准方法本身存在安全漏洞。故对于发送端光强比的校准标定必须是一个可信的不依赖于发送端的发光方式、链路距离或不同探测器参数的方案。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法和系统，使用可信的校对设备对QKD系统的发送端进行安全区内的光强比的校准标定，发送端在正常工作运行状态下运行时，可以基于本发明实施例技术方案的目标光强比对应的参数工作，进行发送端光强比的反馈，可以准确对QKD系统的光强比进行校准，使得其光强比达到设定的目标光强比。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图，该方法具有发送端和接收端的QKD系统，该光强比例校准方法包括：

步骤S1：在所述发送端与一校对设备均设置在安全区进行QKD通信时，调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比；

步骤S2：基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述接收端进行QKD通信。

本发明实施例所述校准方法中，在所述QKD系统的发送端与一校对设备均设置在设定安全区进行QKD通信时，通过调节所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比达到目标光强比，基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述QKD系统的接收端进行QKD通信。可见，本发明技术方案通过一可信的校对设备作为校准工具，对发送端的光信号进行测量和校准，大大提高了校准精确度。

本发明实施例中，所述校对设备可以为一标准接收端，此时，所述校准方法可以如图2所示，图2为本发明实施例提供的另一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图，上述步骤2如下述步骤S12和步骤S13所述，图2所示方法包括：

步骤S11：在所述发送端与一标准接收端均在设定安全区进行QKD通信时，调整所述发送端的光强比，使得所述标准接收端探测到的光强比为目标光强比rab_ref。

该步骤中，调整所述发送端的光强比的方法包括：调整所述发送端的诱骗态调制参数，以调整所述发送端的光强比。

步骤S12：获取所述发送端对应所述目标光强比rab_ref时的参数化值ra_ref。

在系统(发送端和标准接收端组成的通信系统)光强比稳定的时间，进入步骤S12，以标记此时安全区内用发送端作为监测设备下的对应目标光强比rab_ref的参数化值ra_ref。该步骤中，所述获取所述发送端对应所述目标光强比rab_ref时的参数化值ra_ref，包括：基于所述发送端对应所述目标光强比rab_ref时的诱骗态调制参数，使得所述发送端单独输出所述诱骗态光信号，并探测所述诱骗态光信号，单独输出所述信号态光信号，并探测所述信号态光信号；基于所述诱骗态光信号和所述信号态光信号的探测结果，计算所述发送端的光强比，作为所述参数化值ra_ref。

由于该步骤是在系统光强比稳定时间进行的，故参数化值ra_ref可以准确反映目标光强比rab_ref，这是因为：虽然该步骤基于现有中断方式的原理计算参数化值ra_ref，但是其与现有中断方式通过发送端分别单独发送诱骗态光信号和信号态光信号计算有偏差的目标光强比ra_ref不同，本方案是在发送端发送随机光脉冲下，基于标准接收端探测结果获取准确的目标光强比rab_ref，在准确的目标光强比rab_ref对应的光强比稳定的时间执行中断发光方式，通过发送端分别单独发送诱骗态光信号和信号态光信号，基于此发光方式下的光信号探测结果，可以获取准确反映目标光强比rab_ref的参数化值ra_ref。

步骤S13：基于所述参数化值ra_ref，将所述发送端撤离安全区域，使得所述发送端与所述接收端进行正常QKD通信。

图2所示方法通过标准接收端对QKD系统进行光强比校准标定的原理如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种对QKD系统进行光强比校准标定的原理示意图，QKD系统具有发送端Alice和接收端Bob，该方法需要发送端Alice和标准接收端StdBob在设定安全区进行通信。

图2所示方式中，通过一可信的标准接收端作为校准工具，对发送端的光信号进行测量和校准，在通过标准接收端校准发送端的光强比时，是在发送端和标准接收端进行正常QKD通信条件下实现的，此时发送端是在正常工作运行状态下发送随机光脉冲，相对于现有中断校准方案通过发送端分别单独发送探测两种光号以校准发送端光强比的方案，本发明实施例所述方法是在发送端发送随机光脉冲时对其进行光强比校准，与其进行正常QKD通信时的发光方式相同，故可以准确对QKD系统的光强比进行校准，使得其光强比达到设定的目标光强比。

上述步骤S1中，所述校对设备为标准接收端时，所述调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比的方法如图4所示，图4为本发明实施例提供的一种使得校对设备探测到光强比为目标光强比的方法流程图，该方法包括：

步骤S21：通过所述发送端设置一预设光强比。

该预设光强比为发送端自身设置的光强比，而由于设备误差或是其他因素影响，后续步骤中基于标准接收端探测发送端输出的光信号的探测结果计算的实际光强比与预设光强比存在偏差。

可采用现有方式设置发送端具有所述预设光强比，如利用调整发送端诱骗态调制参数的调制器件，使得发送端具有所述预设光强比。该预设光强比可以为任意值，或是一个对应所述目标光强比的已知经验值。例如，设定目标光强比为1:3。一种方式是可以任意值设置诱骗态调制参数，使得发送端具有一个任意未知的预设光强比，另一种方式值，基于校准经验，在发送端具有的预设光强比为1:3时，探测发送端的光信号时，实际探测光强比在1:3附近，故可以设置诱骗态调制参数，调节发送端的光强比，使得其具有预设光强比为1:3。

步骤S22：使得所述发送端与所述标准接收端在所述安全区内进行QKD通信。

安全区为不存在攻击装置的区域，如实验室或是出厂前校准区。

步骤S23：基于所述标准接收端的探测结果，计算实际光强比rab。

步骤S24：基于所述实际光强比，调整所述发送端的光强比，使得所述标准接收端探测到的光强比为所述目标光强比。该步骤中，可以通过调整诱骗态调制参数，使得所述标准接收端最终探测到的实际光强rab等于所述目标光强比rab_ref。不同的诱骗态调制参数对应不同的实际光强rab。

所述目标光强比rab_ref可以更好的匹配QKD协议下的诱骗态方案参数，这是由于：实际光强比rab是在发送端发送随机光脉冲时获取的，而目标光强比rab_ref是基于实际光强比rab获取的，故基于下文实际光强比rab的换算公式可知，计算过程消除了发光比例的影响，消除了接收端的后脉冲和暗计数的影响，从而使得目标光强比rab_ref校准标定过程达到不依赖于发送端发光方式、不依赖于链路距离和不同探测器参数的效果，能够较好的准确反映光强比状态，而不掺杂其他测量噪声等因素。

图4所示方式中，如果所述发送端在预设光强比下，对应标准接收端探测的实际光强比与目标光强比相差较大，则需要在发送端和标准接收端在QKD通信条件下，将所述发送端的光强比由所述预设光强比调整至对于所述目标光强比的最终光强比，需要大幅度调节发送端的光强比，操作复杂，为了解决该问题，图4所示方式中，通过所述发送端设置一预设光强比的方法可以包括：通过第一示波器对所述发送端的光强比进行预设，使得所述第一示波器测量的光强比为所述预设光强比。具体的，采用第一示波器，在QKD通信的正常发光方式下观察、测量第一示波器上显示的信号态光信号光强、诱骗态光信号光强，然后根据第一示波器的测量结果，调整光源参数，使得第一示波器观察的光强比最终达到预设光强比。这样，基于标准接收端探测结果，计算的实际光强比rab时，计算的实际光强比rab将更接近所述目标光强比rab_ref，该实际光强比rab和目标光强比rab_ref的差值将缩小，此时，只需要小幅度调节发送端的光强比即可使得标准接收端探测到的实际光强比rab达到所述目标光强比rab_ref，降低操作复杂度。

步骤S22中，基于所述标准接收端的探测结果，计算实际光强比的方法如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种实际光强比的计算方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S31：在设定通信协议下，基于基矢比对过程以及诱骗态调制参数比对过程，获取隐私放大因子计算所需的统计参数(或称为隐私放大入参)。

其中，通信协议为QKD通信协议。该步骤中，将发送端和校对设备均置于设定的安全区，基于设定通信协议，在发送端和校对设备之间运行QKD量子态发送和接收流程，在该通信协议下进行基矢比对、诱骗态调制参数比对的流程，获取正常QKD通信对应发光方式下的隐私放大因子计算所需的统计参数。

步骤S32：基于所述统计参数，计算所述实际光强比rab，可以通过设定换算公式计算所述实际光强比rab。

其他方式中，所述校对设备还可以为第二示波器。此时，步骤S1中所述调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比，包括：首先，所述第二示波器在所述安全区内对信号态和诱骗态的光强进行观测；然后，基于所述第二示波器的观测结果，计算实际光强比；最后，基于所述实际光强比，调整所述发送端的光强比，使得基于所述第二示波器观测结果计算的光强比为所述目标光强比。

本发明实施例中，所述校准方法还包括：所述发送端与所述接收端进行正常QKD通信时，进行光强监测，以比对所述目标光强比与所述安全区接收端探测的光强比；基于所述目标光强比与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈。或，所述校准方法还包括：所述发送端与所述接收端进行正常QKD通信时，依据发送端不依赖所述接收端的反馈策略启动光强反馈，具体的，该反馈策略启动可以为定时启动光强反馈。

对于图2所示方式，其启动光强反馈的一种方式如图6所示。

参考图6，图6为本发明实施例提供的又一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图，该方法用于具有发送端和接收端的QKD系统，该光强比例校准方法在图2所示方式基础上，还包括：

步骤S14：所述发送端与所述接收端进行QKD通信时，进行光强监测，以比对所述目标光强比与所述安全区接收端探测的光强比。

发送端撤出安全区后，发送端与接收端在安全区之外(非安全区)进行正常的QKD通信，可以用QKD通信过程中光信号发送与接收流程得到的实际光强比rab和目标光强比rab_ref的比较结果表示光强监测结果。此时，QKD系统的接收端可以等同于上述标准接收端，通过上述过程获取实际光强比rab和目标光强比rab_ref。此时，所述接收端探测的光强比相当于上述实际光强比rab。

步骤S15：基于所述目标光强比rab_ref与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈。

启动光强反馈前，设置阈值报警点。该步骤中，所述基于所述目标光强比rab_ref与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈包括：如果所述接收端探测的光强比rab与所述目标光强比rab_ref的差值大于阈值报警点，启动光强反馈。该阈值报警点可以基于校准灵敏度设置，本发明实施例对其不做具体限定。

对于图2所示方式，其启动光强反馈的一种方式还可以如图7所示。

参考图7，图7为本发明实施例提供的又一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法的方法流程图，该方法用于具有发送端和接收端的QKD系统，图7所示方式在图2所示方式基础上还包括：

步骤S14’：基于发送端自身的反馈设计自动启动光强反馈，依据发送端不依赖所述接收端的反馈策略启动

图7与图6所示方式不同在于，图7所示方式中，反馈启动方式是：基于发送端自身的反馈设计自动启动光强反馈，依据发送端不依赖所述接收端的反馈策略启动光强反馈。

图6和图7仅仅是示出了以标准接收端为校对设备启动光强反馈的实施例，其他方式中，所述校对设备还可以为第二示波器，如以第二示波器作为校对设备的校准方法，其启动光强反馈的方法原理相同，可以参考上述描述，在此不再赘述。

对应图6所示方式，在步骤S15中，所述光强反馈的方法如图8所示，图8为本发明实施例提供的一种光强反馈方法的方法流程图，该方法包括：

步骤S41：基于所述发送端当前光强比的诱骗态调制参数，使得所述发送端单独发送所述信号态光信号，所述发送端本地检测信号态光信号光强，单独发送所述诱骗态光信号，所述发送端本地检测诱骗态光信号光强。

步骤S42：基于发送端本地检测的所述信号态光信号光强和所述诱骗态光信号光强，计算所述发送端的光强比ra。光强反馈是基于发送端自身光信号反馈进行两种光信号强度的本地探测。

步骤S43：基于计算结果，调节所述发送端的光强比ra，使得所述发送端的光强比为所述参数化值ra_ref。

需要说明的是，本发明实施例中，所述发送端与所述接收端之间采用QKD通信协议进行QKD通信；所述发送端与所述标准接收端之间采用QKD通信协议进行QKD通信。本发明实施例中，QKD通信协议可以为BB84通信协议。

下面以典型的QKD系统正常工作状态下，发送端随机发光方式时，基于标准接收端或是接收端的探测结果，获取发送端实际光强比rab的原理进行说明：

发送端发送正常工作模式下的随机光脉冲时，接收端进行单光子探测，基于QKD通信协议，进行基矢比对、诱骗态调制参数比对等系列数据处理后，QKD系统可以获取到一套隐私放大因子计算所需的统计参数，原理如下表所示：

表一

表二

其中，M和N表示发送和探测，s、d和v分别表示信号态、诱骗态和真空态(发送端不发光状态)，z和x分别表示Z基矢和X基矢，是QKD通信领域已知的两个已知基矢。如Mszz表示接收端用Z基矢探测发送端发送的Z基矢的信号态光脉冲的总探测脉冲个数，Nsz表示发送端发送具有Z基矢的信号态光脉冲的总个数，表中其他参数定义与Mszz和Nsz定义相同，不再一一赘述。

上述换算公式如下：

基于隐私放大入参，分基矢计算信号态和诱骗态的探测计数比(上述公式利用Z基矢计算rab，利用X基矢计算公式原理相同，在此不再赘述)。该公式可以消除发光比例的影响(通过M/N而非单独M的方式，N对应发送脉冲个数)，可以消除后脉冲、暗计数影响(通过公式中分子和分母都减去Mvzz/Nvz因式，该因式可表示所有噪声的影响，包括后脉冲和暗计数)。

本发明实施例所述光强比例校准方法采用标准接收端作为可信的标定设备，可以消除发送端的发光比例的影响，也可以消除接收端的包括后脉冲和暗计数的影响，从而使得校准标定过程达到不依赖于发送端发光方式、也不依赖于链路距离和不同探测器参数的效果，能够准确度反映光强比，不掺杂其他测量噪声等因素。基于该光强比例的校准方法作为发送端光强反馈调节的准确依据，能够有效判断QKD系统正常工作时，诱骗态调制参数(用上述rab反映)是否偏离目标状态(用上述rab_ref反映)。本发明实施例中，光强比rab可用于提示和告警。

基于上述实施例所述光强比校准方法，本发明另一实施例还提供了一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准系统，所述光强比例校准系统用于执行上述实施例所述光强比校准方法。

本实施例所述光强比例校准系统可以执行上述实施例所述光强比校准方法，可以实现上述相同有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准方法，用于具有发送端和接收端的QKD系统，其特征在于，所述光强比例校准方法包括：

在所述发送端与一校对设备均设置在安全区进行QKD通信时，调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比；

基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述接收端进行QKD通信。

2.根据权利要求1所述的光强比例校准方法，其特征在于，所述校对设备为标准接收端，所述基于所述校对设备具有所述目标光强比时所述发送端的通信参数，使得所述发送端与所述接收端进行QKD通信，包括：

获取所述发送端对应所述目标光强比时的参数化值；

基于所述参数化值，将所述发送端撤离所述安全区，使得所述发送端与所述接收端进行正常QKD通信。

3.根据权利要求2所述的光强比例校准方法，其特征在于，所述调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比，包括：

通过所述发送端设置一预设光强比；

使得所述发送端与所述标准接收端在所述安全区内进行QKD通信；

基于所述标准接收端的探测结果，计算实际光强比；

基于所述实际光强比，调整所述发送端的光强比，使得所述标准接收端探测到的光强比为所述目标光强比。

4.根据权利要求3所述的光强比例校准方法，其特征在于，所述通过所述发送端设置一预设光强比，包括：

通过第一示波器对所述发送端的光强比进行预设，使得所述第一示波器测量的光强比为所述预设光强比。

5.根据权利要求3所述的光强比例校准方法，其特征在于，基于所述标准接收端的探测结果，计算实际光强比，包括：

在设定通信协议下，基于基矢比对过程以及诱骗态调制参数比对过程，获取隐私放大因子计算所需的统计参数；

基于所述统计参数，计算所述实际光强比。

6.根据权利要求1所述的光强比例校准方法，其特征在于，所述校对设备为第二示波器，调整所述发送端的光强比，使得所述校对设备探测到的光强比为目标光强比，包括：

所述第二示波器在所述安全区内对信号态和诱骗态的光强进行观测；

基于所述第二示波器的观测结果，计算实际光强比；

基于所述实际光强比，调整所述发送端的光强比，使得基于所述第二示波器观测结果计算的光强比为所述目标光强比。

7.根据权利要求2或6所述的光强比例校准方法，其特征在于，调整所述发送端的光强比的方法包括：

调整所述发送端的诱骗态调制参数，以调整所述发送端的光强比。

8.根据权利要求2所述的光强比例校准方法，其特征在于，所述获取所述发送端对应所述目标光强比时的参数化值，包括：

基于所述发送端对应所述目标光强比时的诱骗态调制参数，使得所述发送端单独输出所述诱骗态光信号，并探测所述诱骗态光信号，单独输出所述信号态光信号，并探测所述信号态光信号；

基于所述诱骗态光信号和所述信号态光信号的探测结果，计算所述发送端的光强比，作为所述参数化值。

9.根据权利要求2所述的光强比例校准方法，其特征在于，还包括：

所述发送端与所述接收端进行QKD通信时，进行光强监测，以比对所述目标光强比与所述接收端探测的光强比；

基于所述目标光强比与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈；

或，依据所述发送端不依赖所述接收端的反馈策略启动光强反馈。

10.根据权利要求9所述的光强比例校准方法，其特征在于，启动光强反馈前，设置阈值报警点；

所述基于所述目标光强比与所述接收端探测的光强比的比较结果，启动光强反馈包括：

如果所述接收端探测的光强比与所述目标光强比的差值大于所述阈值报警点，启动光强反馈。

11.根据权利要求9所述的光强比例校准方法，其特征在于，所述光强反馈的方法包括：

基于所述发送端当前光强比的诱骗态调制参数，使得所述发送端单独发送所述信号态光信号，所述发送端本地检测信号态光信号光强，单独发送所述诱骗态光信号，所述发送端本地检测诱骗态光信号光强；

基于所述发送端本地检测的所述信号态光信号光强和所述诱骗态光信号光强，计算所述发送端的光强比；

基于计算结果，调节所述发送端的诱骗态调制参数，使得所述发送端的光强比为所述参数化值。

12.一种诱骗态光信号与信号态光信号的光强比例校准系统，其特征在于，所述光强比例校准系统用于执行如权利要求1-11任一项所述的光强比例校准方法。

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