CN114465715B - 一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统及方法，包括量子密钥分发单元；相邻量子密钥分发单元通过量子信道、经典信道连接；量子密钥分发单元包括光学系统发送模块、光学系统接收模块、上位机和处理器；光学系统发送模块用于发送信号；光学系统接收模块用于接收信号；上位机用于控制光学系统发送模块、光学系统接收模块和处理器完成信号的传输与处理；处理器用于配合上位机完成后处理过程，本发明采用压缩态光源，提高允许调制方差，减少信道损耗影响，降低误码率，增加传输距离，实现更高的信道容量，最终提高成码率,并结合波前校正技术，实现了自适应，提供了一种实用化量子密钥分发系统。

Description

一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统及方法
技术领域
本发明涉及量子信息与光通信技术领域，具体涉及一种基于压缩态的自适应连续变量量子密钥分发系统及方法。
背景技术
现有的基于计算复杂度的密钥体系受到了量子计算技术发展的挑战，能保证信息绝对安全性的量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术成为了解决这一问题的最好办法。
量子密钥分发主要分为两种：连续变量量子密钥分发(Continuous VariableQuantum Key Distribution，CV-QKD)和离散变量量子密钥分发(Discrete VariableQuantum Key Distribution，DV-QKD)。DV-QKD主要将密钥信息加载在相位和偏振这两种物理量上，而CV-QKD将密钥信息加载在光场量子态的正交分量上。DV-QKD基于能量响应的探测方式效率较低，且系统实现比较复杂，降低其实际可行性。相较于DV-QKD，CV-QKD应用的探测方式为零差探测和外差探测，技术更成熟且能应用现有的经典光通信系统。
CV-QKD主要有相干态和压缩态两种。相干态在信道损耗影响下，正交分量的分布中心会落在在原点附近，导致符号随机性增加，误码率大幅上升。而压缩态的压缩效应随着压缩幅度的增加而迅速增加。被压缩的正交分量有着极低的量子涨落，使得整个系统能获得较高的信息量。
不同于经典通信信道较为稳定，量子信道是时变的，量子态受扰动的概率较高。对抗信道畸变的方法有利用算法实现码率自适应，以及用光学系统实现光学自适应。在压缩态制备技术日趋完善的今天，为了对抗信道畸变，推动量子密钥分发系统的实用化，有必要提出一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统及方法。
发明内容
本发明的目的是为了在时变信道条件下提高允许调制方差，减少信道损耗影响，降低误码率，增加传输距离，实现更高的信道容量，最终提高成码率，因此提出一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统及方法，以保证量子密钥分发实时高效完成，实现量子密钥分发系统的实用化。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下，一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，包括多个量子密钥分发单元；相邻两个量子密钥分发单元之间通过量子信道和经典信道进行通信；
每个量子密钥分发单元均包括处理器、上位机、光学系统发送模块和光学系统接收模块；所述处理器通过数据通道与所述上位机连接；所述上位机与所述光学系统发送模块和光学系统接收模块通过数据通道相连；
所述上位机用于控制光学系统发送模块、光学系统接收模块和处理器，并对数据进行基矢比对、参数估计；
所述处理器用于处理数据，对数据进行纠错、保密增强。
相邻两个量子密钥分发单元的上位机之间通过经典信道连接；
相邻两个量子密钥分发单元之间，前一个量子密钥分发单元的光学系统接收模块与后一个量子密钥分发单元的光学系统发送模块通过量子信道连接。
优选地，所述光学系统发送模块包括光源、变形镜、光衰减器、分束器BS、可变光衰减器、光调制器和波分复用器；
所述光源、变形镜、光衰减器、分束器BS、可变光衰减器、光调制器依次连接；所述波分复用器与所述光调制器和光源连接；
所述光源用于生成信号光和同步光；
所述变形镜用于补偿波前相位畸变，进行相位校正；
所述光衰减器用于对信号光进行第一次衰减；
所述分束器BS用于将第一次衰减后的信号光分为两束，一束强光，一束弱光；
所述可变光衰减器用于将分束后弱光衰减为单光子级别；
所述光调制器用于对每一个光脉冲进行量子态调制，生成平移压缩真空态光脉冲；
所述波分复用器用于将同步光和调制后的信号光进行波分复用，并通过量子信道发送给接收方Bob。
优选地，所述光学系统发送模块还包括波前传感器、波前控制器和随机数发生器，所述波前传感器、波前控制器和随机数发生器均与所述发送方上位机连接；所述变形镜、波前传感器与波前控制器首尾相连；
所述波前传感器用于实时测量经变形镜反射平面反射后的光束波前相位，并将测量结果传输至波前控制器中；
所述波前控制器用于接收波前传感器的探测数据，根据探测波前和电极通道电压之间的转换关系，计算变形镜电极通道需要施加的电压；
所述随机数发生器用于生成量子真随机数。
优选地，波前控制器计算变形镜的需要施加的电压并进行配置，构造与输入畸变相差光学共轭的反射平面来校正相差，产生大小相等，方向相反的偏移量使光斑点回至参考位置，偏移量线性相应模型Plinear如下所示：
其中，Dlinear是对应的光斑点偏移量矩阵，是配置指令矩阵的逆矩阵。
优选地，所述光学系统发送模块还包括光功率计，所述光功率计与分束器BS连接，所述用于监测光功率。
优选地，所述光学系统接收模块包括：波分解复用器、本振光发生器、光混频器、光电二极管PD1、带通滤波器、包络检波器、低通滤波器、用于接收量子信号；
所述波分解复用器通过量子信道与所述波分复用器器连接；所述波分解复用器与光电二极管PD2、光混频器相连；所述光混频器与本振光发生器、光电二极管PD1相连；所述光电二极管PD1与带通滤波器相连；所述带通滤波器与包络检波器相连；所述包络检波器与低通滤波器相连；所述低通滤波器、光电二极管PD2与接收方上位机相连；
所述波分解复用器用于将接收到的光解调，一束信号光，一束同步光；
所述光混频器用于精确合成信号光和本振光的波前，产生相干混频，输出两束光的中频信号；
所述本振光发生器用于生成本振光；
所述光电二极管PD1用于将信号光转化为电信号；
所述带通滤波器用于通过某一频率范围内的频率分量，将其他范围的频率分量衰减到极低水平；
所述包络检波器用于从调幅信号中解调出低频信号；
所述低通滤波器用于使低于截止频率的信号通过，阻止高于截止频率的信号通过。
优选地，所述光学系统接收模块还包括光电二极管PD2，所述光电二极管PD2与所述接收方上位机和波分解复用器连接，用于将同步光转化为电信号。
本发明还提供了一种基于压缩态的自适应量子密钥分发方法，，该方法应用于如权利要求1-6任意一项所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统中，该方法包括：
发送方Alice光源生成波长为l1的信号光和波长为l2的同步光，将同步光发送给波分复用器，将信号光发送给变形镜；
所述变形镜的反射平面将信号光反射到波前传感器；所述波前传感器实时测量经变形镜反射平面反射后的光束波前相位，然后通过数据通道将测量结果传输至波前控制器；所述波前控制器接收波前传感器的探测数据，根据探测波前和电极通道电压之间的转换关系，计算变形镜电极通道需要施加的电压，实现畸变波前的校正；
所述发送方上位机控制波前传感器、波前控制器使变形镜完成波前校正，并将校正后信号发送给光衰减器；所述光衰减器将信号光进行第一次衰减，发送给分束器BS；所述分束器BS将第一次衰减后的信号光分为两束，一束强光发送给光功率计，一束弱光发送给可变光衰减器；所述光功率计对强光进行光功率监测；所述可变光衰减器将弱光衰减为单光子级别，判断弱光是否衰减至单光子级别，若衰减到单光子级别则发送给光调制器，否则重新发送给光衰减器；同时随机数发生器生成量子真随机数发送给光调制器，并由发送方上位机将随机数序列记录；所述光调制器结合随机数序列对每一个光脉冲进行量子态调制，生成平移压缩真空态光脉冲，并发送给波分复用器；所述波分复用器用于将同步光和调制后的信号光进行波分复用，并通过量子信道发送给接收方Bob；
所述接收方Bob的波分解复用器将接收到的光解调为一束信号光和一束同步光，信号光发送给光混频器，同步光发送给光电二极管PD2；所述本振光发生器生成本地振荡光，并发送给光混频器；所述光混频器将信号光和本振光的波前精确合成，产生相干混频，然后输出两束光的中频信号；所述光电二极管PD1将中频信号转化为电信号，并发送给带通滤波器；所述带通滤波器通过低频、中频信号，将其他范围的频率分量衰减到极低水平，并发送给包络检波器；所述包络检波器从调幅信号中将低频信号解调出来，并发送给低通滤波器；所述低通滤波器允许低频信号通过，阻止高于截止频率的信号通过，并把低频信号发送给接收方上位机；所述光电二极管PD2将同步光信号转化为电信号，并发送给接收方上位机；
所述发送方上位机控制发送方处理器；所述接收方上位机控制接收方处理器；所述发送方上位机和接收方上位机通过经典信道进行数据交换，所述接收方上位机将信号光转化得到的低频信号和同步光转化得到的电信号进行对比进行基矢比对；所述发送方上位机和接收方上位机结合发送方处理器、接收方处理器对数据进行参数估计、纠错和保密增强后得到量子密钥序列。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，该系统采用压缩态光源，提高允许调制方差，减少信道损耗影响，降低误码率，增加传输距离，实现更高的信道容量，最终提高成码率，降低了探测难度、后处理难度的同时，结合波前校正技术，实现了自适应，实现了实用化量子密钥分发。
附图说明
图1是本发明一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统的结构框图；
图2是本发明一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统的系统架构图；
图3是本发明一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统的工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
如图1和图2所示，一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，包括多个量子密钥分发单元；相邻两个量子密钥分发单元之间通过量子信道和经典信道进行通信；本发明以多个量子密钥分发单元相连的形式，形成了量子密钥分发网络，提高了传输距离，从城域量子密钥分发扩展到城际量子密钥分发。
每个量子密钥分发单元均包括处理器、上位机、光学系统发送模块和光学系统接收模块；所述处理器通过数据通道与所述上位机连接；所述上位机与所述光学系统发送模块和光学系统接收模块通过数据通道相连；
所述上位机用于控制光学系统发送模块、光学系统接收模块和处理器，并对数据进行基矢比对、参数估计；
所述处理器用于处理数据，对数据进行纠错、保密增强。
相邻两个量子密钥分发单元的上位机之间通过经典信道连接；
所述上位机选择使用PC机，编写程序，用于控制光学系统发送模块、光学系统接收模块和处理器，并对数据进行基矢比对、参数估计；
所述处理器可以选用FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)，用于处理数据，对数据进行纠错、保密增强。
相邻两个量子密钥分发单元的PC机之间通过经典信道连接；
相邻两个量子密钥分发单元之间，前一个量子密钥分发单元的光学系统接收模块与后一个量子密钥分发单元的光学系统发送模块通过量子信道连接。每一个量子密钥分发单元均可作为发送方和接收方，与其他量子密钥分发单元进行通信；
如图2所示，每一个量子密钥分发单元均包括发送方接收方，下面以发送方Alice2，另相邻的量子密钥分发单元的接收方Bob1为例，说明相邻两个量子密钥分发单元的通信过程。
具体地，所述发送方Alice2包括依次连接发送方FPGA、发送方PC机和光学系统发送模块；所述发送方PC机通过数据通道与所述光学系统发送模块和发送方FPGA连接；
所述接收方Bob2包括依次连接接收方FPGA、接收方PC机和光学系统接收模块；所述接收方上位机通过数据通道与所述光学系统接收模块和接收方FPGA连接；
具体地，所述发送方Alice1包括依次连接发送方处理器、发送方上位机和光学系统发送模块；所述发送方上位机通过数据通道与所述光学系统发送模块和发送方处理器连接；
所述接收方Bob2包括依次连接接收方处理器、接收方上位机和光学系统接收模块；所述接收方上位机通过数据通道与所述光学系统接收模块和接收方处理器连接；
所述光学系统发送模块用于发送量子信号，所述光学系统发送模块包括光源、变形镜、波前传感器、波前控制器、光衰减器、BS、光功率计、可变光衰减器、光调制器、随机数发生器、波分复用器，所述光源与变形镜、波分复用器相连；所述变形镜与光衰减器相连；所述变形镜、波前传感器与波前控制器一一相连；所述波前传感器、波前控制器和随机数发生器均与发送方上位机相连；所述光衰减器与分束器BS相连；所述分束器BS与光功率计和可变光衰减器相连；所述可变光衰减器与光调制器相连；所述光调制器与随机数发生器相连；
所述光源用于生成信号光和同步光；
所述变形镜用于补偿波前相位畸变，进行相位校正；
所述波前传感器用于实时测量经变形镜反射平面反射后的光束波前相位，并将测量结果传输至波前控制器中；
所述波前控制器用于接收波前传感器的探测数据，根据探测波前和电极通道电压之间的转换关系，计算变形镜电极通道需要施加的电压；波前控制器计算变形镜的需要施加的电压并进行配置，构造与输入畸变相差光学共轭的反射平面来校正相差，产生大小相等，方向相反的偏移量使光斑点回至参考位置，偏移量线性相应模型Plinear如下所示：
其中，Dlinear是对应的光斑点偏移量矩阵，是配置指令矩阵的逆矩阵。
所述光衰减器用于对信号光进行第一次衰减；
所述分束器BS用于将第一次衰减后的信号光分为两束，一束强光，一束弱光；
所述光功率计用于监测光功率；
所述可变光衰减器用于将分束后的弱光衰减为单光子级别；
所述光调制器用于对每一个光脉冲进行量子态调制，生成平移压缩真空态光脉冲；
所述随机数发生器用于生成量子真随机数；
所述波分复用器用于将同步光和调制后的信号光进行波分复用，并发送给接收方；
所述发送方Alice2在发送压缩态量子密钥信号同时，经过了变形镜、波前传感器和波前控制器，对信道畸变进行了预补偿，实现了自适应光学。
所述光学系统接收模块包括波分解复用器、光混频器、本振光发生器、光电二极管PD1、带通滤波器、包络检波器、低通滤波器、光电二极管PD2，用于接收量子信号；
所述波分解复用器通过量子信道与所述波分复用器器连接；所述波分解复用器与光电二极管PD2、光混频器相连；所述光混频器与本振光发生器、光电二极管PD1相连；所述光电二极管PD1与带通滤波器相连；所述带通滤波器与包络检波器相连；所述包络检波器与低通滤波器相连；所述低通滤波器、光电二极管PD2与接收方上位机相连；
所述波分解复用器用于将接收到的光解调，一束信号光，一束同步光；
所述光混频器用于精确合成信号光和本振光的波前，产生相干混频，输出两束光的中频信号；
所述本振光发生器用于生成本地振荡光；
所述光电二极管PD1用于将信号光转化为电信号；
所述带通滤波器用于通过某一频率范围内的频率分量，将其他范围的频率分量衰减到极低水平；
所述包络检波器用于从调幅信号中解调出低频信号；
所述低通滤波器用于使低于截止频率的信号通过，阻止高于截止频率的信号通过；
所述光电二极管PD2用于将同步光转化为电信号；
所述接收方Bob采用了外差探测的方式，可使用原有经典光通信的设备、探测方式，减少了探测的复杂度，减少了探测成本。
下面详细描述本发明的工作流程：
如图3所示，所述发送方Alice2光源生成波长为l1的信号光和波长为l2的同步光，将同步光发送给波分复用器，将信号光发送给变形镜；所述变形镜的反射平面将信号光反射到波前传感器；所述波前传感器实时测量经变形镜反射平面反射后的光束波前相位，然后通过数据通道将测量结果传输至波前控制器；所述波前控制器接收波前传感器的探测数据，根据探测波前和电极通道电压之间的转换关系，计算变形镜电极通道需要施加的电压，实现畸变波前的校正；所述发送方上位机控制波前传感器、波前控制器使变形镜完成波前校正，并将校正后信号发送给光衰减器；所述光衰减器将信号光进行第一次衰减，发送给分束器BS；所述分束器BS将第一次衰减后的信号光分为两束，一束强光发送给光功率计，一束弱光发送给可变光衰减器；所述光功率计对强光进行光功率监测；所述可变光衰减器将弱光衰减为单光子级别；判断弱光是否衰减至单光子级别，若衰减到单光子级别则发送给光调制器，否则重新发送给光衰减器；同时随机数发生器生成量子真随机数发送给光调制器，并由发送方上位机将随机数序列记录；所述光调制器结合随机数序列对每一个光脉冲进行量子态调制，生成平移压缩真空态光脉冲，并发送给波分复用器；所述波分复用器用于将同步光和调制后的信号光进行波分复用，并通过量子信道发送给接收方Bob1；
所述接收方Bob1的波分解复用器将接收到的光解调为一束信号光和一束同步光，信号光发送给光混频器，同步光发送给光电二极管PD2；所述本振光发生器生成本地振荡光，并发送给光混频器；所述光混频器将信号光和本振光的波前精确合成，产生相干混频，然后输出两束光的中频信号；所述光电二极管PD1将中频信号转化为电信号，并发送给带通滤波器；所述带通滤波器通过低频、中频信号，将其他范围的频率分量衰减到极低水平，并发送给包络检波器；所述包络检波器从调幅信号中将低频信号解调出来，并发送给低通滤波器；所述低通滤波器允许低频信号通过，阻止高于截止频率的信号通过，并把低频信号发送给接收方上位机；所述光电二极管PD2将同步光信号转化为电信号，并发送给接收方上位机；
所述发送方上位机控制发送方FPGA；所述接收方PC机控制接收方处理器；所述发送方PC机和接收方PC机通过经典信道进行数据交换，所述接收方PC机将信号光转化得到的低频信号和同步光转化得到的电信号进行对比进行基矢比对；所述发送方PC机和接收方PC机结合发送方FPGA、接收方FPGA对数据进行参数估计、纠错和保密增强后得到量子密钥序列。
所述接收方Bob1采用了外差探测的方式，可融合使用原有经典光通信的设备、探测方式，减少了探测的复杂度，减少了探测成本，提高了该压缩态自适应量子密钥分发系统的实用性。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，该系统采用压缩态光源，提高允许调制方差，减少信道损耗影响，降低误码率，增加传输距离，实现更高的信道容量，最终提高成码率，降低了探测难度、后处理难度的同时，结合波前校正技术，实现了自适应，实现了实用化量子密钥分发。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于：包括多个量子密钥分发单元；相邻两个量子密钥分发单元之间通过量子信道和经典信道进行通信；
每个量子密钥分发单元均包括处理器、上位机、光学系统发送模块和光学系统接收模块；所述处理器通过数据通道与所述上位机连接；所述上位机与所述光学系统发送模块和光学系统接收模块通过数据通道相连；
相邻两个量子密钥分发单元的上位机之间通过经典信道连接；
相邻两个量子密钥分发单元之间，前一个量子密钥分发单元的光学系统接收模块与后一个量子密钥分发单元的光学系统发送模块通过量子信道连接；
所述光学系统发送模块包括波分复用器；
所述光学系统接收模块包括波分解复用器、本振光发生器、光混频器、光电二极管PD1；
所述波分解复用器通过量子信道与所述波分复用器连接；所述波分解复用器与光混频器相连；所述光混频器与本振光发生器、光电二极管PD1相连；
所述波分解复用器用于将接收到的光解调，一束信号光，一束同步光；
所述本振光发生器用于生成本振光；
所述光混频器用于精确合成信号光和本振光的波前，产生相干混频，输出两束光的中频信号；
所述光电二极管PD1用于将信号光转化为电信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于，所述光学系统发送模块包括光源、变形镜、光衰减器、分束器BS、可变光衰减器、光调制器；
所述光源、变形镜、光衰减器、分束器BS、可变光衰减器、光调制器依次连接；所述波分复用器与所述光调制器和光源连接；
所述光源用于生成信号光和同步光；
所述变形镜用于补偿波前相位畸变，进行相位校正；
所述光衰减器用于对信号光进行第一次衰减；
所述分束器BS用于将第一次衰减后的信号光分为两束，一束强光，一束弱光；
所述可变光衰减器用于将分束后弱光衰减为单光子级别；
所述光调制器用于对每一个光脉冲进行量子态调制，生成平移压缩真空态光脉冲；
所述波分复用器用于将同步光和调制后的信号光进行波分复用。
3.根据权利要求2所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于，所述光学系统发送模块还包括波前传感器、波前控制器和随机数发生器，所述波前传感器、波前控制器和随机数发生器均与发送方上位机连接；所述变形镜、波前传感器与波前控制器首尾相连；
所述波前传感器用于实时测量经变形镜反射平面反射后的光束波前相位，并将测量结果传输至波前控制器中；
所述波前控制器用于接收波前传感器的探测数据，根据探测波前和电极通道电压之间的转换关系，计算变形镜电极通道需要施加的电压；
所述随机数发生器用于生成量子真随机数。
4.根据权利要求3所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于，波前控制器计算变形镜的需要施加的电压并进行配置，构造与输入畸变相差光学共轭的反射平面来校正相差，产生大小相等，方向相反的偏移量使光斑点回至参考位置，偏移量线性相应模型Plinear如下所示：
其中，Dlinear是对应的光斑点偏移量矩阵，是配置指令矩阵的逆矩阵。
5.根据权利要求2所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于，所述光学系统发送模块还包括光功率计，所述光功率计与分束器BS连接，用于监测光功率。
6.根据权利要求1所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于，所述光学系统接收模块包括带通滤波器、包络检波器、低通滤波器，用于接收量子信号；
所述光电二极管PD1与带通滤波器相连；所述带通滤波器与包络检波器相连；所述包络检波器与低通滤波器相连；所述低通滤波器、光电二极管PD2与接收方上位机相连；
所述带通滤波器用于通过某一频率范围内的频率分量，将其他范围的频率分量衰减到极低水平；
所述包络检波器用于从调幅信号中解调出低频信号；
所述低通滤波器用于使低于截止频率的信号通过，阻止高于截止频率的信号通过。
7.根据权利要求6所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统，其特征在于，所述光学系统接收模块还包括光电二极管PD2，所述光电二极管PD2与所述接收方上位机和波分解复用器连接，用于将同步光转化为电信号。
8.一种基于压缩态的自适应量子密钥分发方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1-7任意一项所述的一种基于压缩态的自适应量子密钥分发系统中，该方法包括：
发送方Alice光源生成波长为l1的信号光和波长为l2的同步光，将同步光发送给波分复用器，将信号光发送给变形镜；
所述变形镜的反射平面将信号光反射到波前传感器；所述波前传感器实时测量经变形镜反射平面反射后的光束波前相位，然后通过数据通道将测量结果传输至波前控制器；所述波前控制器接收波前传感器的探测数据，根据探测波前和电极通道电压之间的转换关系，计算变形镜电极通道需要施加的电压，实现畸变波前的校正；
发送方上位机控制波前传感器、波前控制器使变形镜完成波前校正，并将校正后信号发送给光衰减器；所述光衰减器将信号光进行第一次衰减，发送给分束器BS；所述分束器BS将第一次衰减后的信号光分为两束，一束强光发送给光功率计，一束弱光发送给可变光衰减器；所述光功率计对强光进行光功率监测；所述可变光衰减器将弱光衰减为单光子级别，判断弱光是否衰减至单光子级别，若衰减到单光子级别则发送给光调制器，否则重新发送给光衰减器；同时随机数发生器生成量子真随机数发送给光调制器，并由发送方上位机将随机数序列记录；所述光调制器结合随机数序列对每一个光脉冲进行量子态调制，生成平移压缩真空态光脉冲，并发送给波分复用器；所述波分复用器用于将同步光和调制后的信号光进行波分复用，并通过量子信道发送给接收方Bob；
所述接收方Bob的波分解复用器将接收到的光解调为一束信号光和一束同步光，信号光发送给光混频器，同步光发送给光电二极管PD2；本振光发生器生成本地振荡光，并发送给光混频器；所述光混频器将信号光和本振光的波前精确合成，产生相干混频，然后输出两束光的中频信号；所述光电二极管PD1将中频信号转化为电信号，并发送给带通滤波器；所述带通滤波器通过低频、中频信号，将其他范围的频率分量衰减到极低水平，并发送给包络检波器；所述包络检波器从调幅信号中将低频信号解调出来，并发送给低通滤波器；所述低通滤波器允许低频信号通过，阻止高于截止频率的信号通过，并把低频信号发送给接收方上位机；所述光电二极管PD2将同步光信号转化为电信号，并发送给接收方上位机；
所述发送方上位机控制发送方处理器；所述接收方上位机控制接收方处理器；所述发送方上位机和接收方上位机通过经典信道进行数据交换，所述接收方上位机将信号光转化得到的低频信号和同步光转化得到的电信号进行对比进行基矢比对；所述发送方上位机和接收方上位机结合发送方处理器、接收方处理器对数据进行参数估计、纠错和保密增强后得到量子密钥序列。
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