CN114553417B - 连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法及系统，包括如下步骤：步骤S1：发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列；步骤S2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数；步骤S3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准。本发明方案可消除实际探测器件不完美导致的不平衡不正交影响，使接收端能准确恢复量子信号，提升连续变量量子密钥分发系统的实际性能。

Description

连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机信息的技术领域，具体地，涉及一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法及系统。

背景技术

随着现代信息技术的发展，人类社会越来越重视通信的保密性。量子密码学就是在这种迫切需要下应运而生的。它使用量子物理的基本原理来确保信息传输的安全性。从理论上讲，它具有绝对的安全性，连续变量量子密钥分发是它的重要应用之一。

在连续变量量子密钥分发中，经典比特被加载到量子态上，通过编码进行传输。需要选择多个相互正交的量子态，就可以通过投影测量来获取比特信息。在信号发送接收过程中，发送端首先产生使相干态正则分量服从高斯分布的数字调制信号，然后通过数模转换将数字信号转换为模拟信号，然后加载在相干态正则分量上，并通过光载波进行传输。在接收端，首先，通过偏振控制器对量子信号进行偏振控制，然后使用另一激光器产生本振光，本振光进入光混频器，与量子信号进行混合。然后，通过平衡探测器的检测，得到两路正则分量所对应的模拟电信号。最后，通过数模转换将模拟信号转换为数字信号，并通过数字信号处理进行信号补偿、参数评估和密钥提取。

公开号为CN111756527A的中国发明专利文献公开了一种在量子密钥分发系统中抵御设备校准攻击的方法，其包括以下步骤：1)完成参数标定系统的搭建；2)在安全区域，产生参数标定光；3)在安全区域，待参数标定的接收方探测系统完成关键参数测量；4)接收方探测系统安全参数计算；5)设定安全阈值DeltaAllowRange；6)在外场区域，产生参数标定光；7)在外场区域，接收方完成探测器关键参数测量并判定或校准。

针对上述中的相关技术，发明人认为在量子密钥分发的实际实现中仍然存在许多不完善之处。缺陷是由实际设备的不完美引起的。如果它比较轻微，则会降低系统的性能；如果很严重，则会导致实际的安全问题。关于器件的研究很多，包括非理想调制、不平衡分束器和衰减器的研究。但其中一个重要问题是接收到的正则分量的不均衡。如果选定的两个量子态不正交，或由于环境的影响不再正交，甚至成为混合态，则实际光量子在光纤链路中的传输将受到破坏，导致失真。此外，由于光学器件或结构的不完善，会引入噪声，导致无法准确获取关键信息。此外，接收端的量子信号和产生的本振光进入光混频器进行耦合，然后通过平衡检测器进行检测。由于光学混频器和检测器不理想，会出现相位角偏差，导致两路正则分量(可表示为正则分量X和正则分量P)的偏差，在理论上不是90°，还有两分量响应不一致的问题，这将导致系统的实际过噪声，并影响其安全距离和安全密钥率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种连续变量量子秘钥分发系统中正则分量预校准方法及系统。

根据本发明提供的一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法，包括如下步骤：

步骤S1：发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列；

步骤S2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数；

步骤S3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准。

优选的，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S1.1：发射端制备相干态，并在相干态的一路正则分量上调制第一原始随机序列，在相干态的另一路正则分量上调制第二原始随机序列；

步骤S1.2：接收端采用相干检测技术对带有调制后的第一原始随机序列的一路正则分量进行探测，得到第一探测随机序列；

接收端采用相干检测技术对带有调制后的第二原始随机序列的另一路正则分量进行探测，得到第二探测随机序列。

优选的，所述步骤S2包括如下步骤：

公开步骤：发射端对第一原始随机序列和第二原始随机序列进行公开；

接收端对第一探测随机序列和第二探测随机序列进行公开；

计算步骤：根据公开的第一原始随机序列、公开的第二原始随机序列、公开的第一探测随机序列和公开的第二探测随机序列计算一路正则分量和另一路正则分量之间的互相关系数。

优选的，在所述步骤S1.1中，将第一原始随机序列{x_A}和第二原始随机序列{p_a}设定为二项分布，产生的发射端信号A表示为：

A＝x_A+ip_A；

其中，i表示虚数单位；x_A代表第一原始随机序列{x_A}中的发射密钥数据；p_A代表第二原始随机序列{p_A}中的发射密钥数据。

优选的，在所述步骤S1.2中，发射端信号经过信道传输后得到有损接收信号，有损接收信号B表示为：

B＝x_B+ip_B；

其中，x_B代表第一探测随机序列{x_B}中的接收密钥数据；p_B代表第二探测随机序列{p_B}中的接收密钥数据。

优选的，所述计算步骤包括如下步骤：

对应正则分量计算步骤：计算x_A和x_B之间的互相关系数r_xx：

r_xx＝cov(x_A，x_B)；

其中，cov(·)代表互相关运算；

计算p_A和p_B之间的互相关系数r_pp：

r_pp＝cov(p_A，p_B)；

方差计算步骤：计算x_A的方差v_xA：

v_xA＝var(x_A)；

其中var(·)代表方差运算；

计算x_B的方差v_xB：

v_xB＝var(x_B)；

计算p_A的方差v_pA：

v_pA＝var(p_A)；

计算p_B的方差v_pB：

v_pB＝var(p_B)；

正则分量之间互相关系数计算步骤：计算x_A和p_B之间的互相关系数r_xApB：

r_xApB＝cov(x_A，p_B)；

计算x_B和p_A之间的互相关系数r_xBpA：

r_xBpA＝cov(x_B，p_A)。

优选的，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S3.1：根据互相关系数得到的正则分量传输矩阵为即数据传输过程为：

其中，表示原始随机序列所组成的发射数据；/>表示探测随机序列所组成的接收数据；

步骤S3.2：通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准，即

其中，表示经过算法恢复后得到的接收数据；x_rec代表恢复后的第一探测随机序列的接收密钥数据；p_rec代表恢复后的第二探测随机序列的接收密钥数据；H^-1代表正则分量传输矩阵的逆矩阵。

根据本发明提供的一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准系统，包括如下模块：

模块M1：发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列；

模块M2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数；

模块M3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准。

优选的，所述模块M1包括如下模块：

模块M1.1：发射端制备相干态，并在相干态的一路正则分量上调制第一原始随机序列，在相干态的另一路正则分量上调制第二原始随机序列；

模块M1.2：接收端采用相干检测技术对带有调制后的第一原始随机序列的一路正则分量进行探测，得到第一探测随机序列；

接收端对带有调制后的第二原始随机序列的另一路正则分量进行探测，得到第二探测随机序列。

优选的，所述模块M2包括如下模块：

公开模块：发射端对第一原始随机序列和第二原始随机序列进行公开；

接收端对第一探测随机序列和第二探测随机序列进行公开；

计算模块：根据公开的第一原始随机序列、公开的第二原始随机序列、公开的第一探测随机序列和公开的第二探测随机序列计算一路正则分量和另一路正则分量之间的互相关系数。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明可消除实际探测器件不完美导致的不平衡不正交影响，使接收端能准确恢复量子信号，提升连续变量量子密钥分发系统的实际性能；

2、针对连续变量量子密钥分发实际系统所面临的这一问题，由于在实际通信时调制信号功率小，因此需要预先进行正则分量的校准；本发明的正则分量预校准方案，采用经典强光信号，并通过离散调制格式，利用收发端的数据进行正则分量传输矩阵的评估，并通过该传输矩阵在实际通信时对信号进行实时校准恢复，最终保障量子密钥分发通信系统的正确运行；

3、针对连续变量量子密钥分配和接收中正则分量的不平衡性，本发明提出互相关解决方案，当接收信号受到随机白噪声、不同系统响应和角度偏差的干扰时，采用互相关算法对一定噪声条件下的信号进行恢复，讨论了不同噪声干扰下接收信号的恢复程度，得到了该算法能够较好地恢复信号的噪声阈值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方案原理图；

图2为连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方案性能测试图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例公开了一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法，如图1和图2所示，包括如下步骤：步骤S1：发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列。即步骤A：发射端制备相干态，并在其两路正则分量上分别调制随机序列{x_A}和{p_A},接收端采用相干检测技术对两路正则分量进行探测，得到探测随机序列{x_B}和{p_B}，该序列是调制的随机序列加上系统噪声和相位偏差。发射端制备相干态，正则分量从相干态中获得，即在相干态两路正则分量上调制原始随机序列。

步骤S1包括如下步骤：步骤S1.1：发射端制备相干态，并在相干态的一路正则分量上调制第一原始随机序列，在相干态的另一路正则分量上调制第二原始随机序列。将第一原始随机序列{x_A}和第二原始随机序列{p_A}设定为二项分布，产生的发射端信号A表示为：

A＝x_A+ip_A；

其中，i表示虚数单位；x_A代表第一原始随机序列{x_A}中的发射密钥数据；p_A代表第二原始随机序列{p_A}中的发射密钥数据。

步骤S1.2：接收端采用相干检测技术对带有调制后的第一原始随机序列的一路正则分量进行探测，得到第一探测随机序列。接收端采用相干检测技术对带有调制后的第二原始随机序列的另一路正则分量进行探测，得到第二探测随机序列。

发射端信号经过信道传输后得到有损接收信号，有损接收信号B表示为：

B＝x_B+ip_B；

其中，x_B代表第一探测随机序列{x_B}中的接收密钥数据；p_B代表第二探测随机序列{p_B}中的接收密钥数据。

即步骤A包括如下步骤：步骤A1：发射端产生原始随机序列。调制在正则分量上的随机序列{x_A}和{p_A}可设定为二项分布，即取值为(±1)，产生的发射端信号可表示为：

A＝x_A+ip_A；

其中，i表示虚数单位；A表示发射端信号。

步骤A2：接收端进行相干检测。发射端信号经过信道传输后得到有损接收信号，该损伤源于信道和探测端的加性高斯白噪声、光混频器的不正交和两路相干探测器的不平衡，因此接收到的信号可表示为：

B＝x_B+ip_B；

其中，{x_B}和{p_B}为探测到的两路正则分量所产生的探测随机序列；B表示有损接收信号。

步骤S2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数。即步骤B：发射端和接收端对上述数据进行公开，并计算对应正则分量的互相关系数和正则分量之间的互相关系数。

步骤S2包括如下步骤：公开步骤：发射端对第一原始随机序列和第二原始随机序列进行公开。接收端对第一探测随机序列和第二探测随机序列进行公开。

计算步骤：根据公开的第一原始随机序列、公开的第二原始随机序列、公开的第一探测随机序列和公开的第二探测随机序列计算一路正则分量和另一路正则分量之间的互相关系数。

计算步骤包括如下步骤：对应正则分量计算步骤：计算x_A和x_B之间的互相关系数r_xx：

r_xx＝cov(x_A，x_B)；

其中，cov(·)代表互相关运算。

计算p_A和p_B之间的互相关系数r_pp：

r_pp＝cov(p_A，p_B)。

方差计算步骤：计算x_A的方差v_xA：

v_xA＝var(x_A)；

其中var(·)代表方差运算。

计算x_B的方差v_xB：

v_xB＝var(x_B)。

计算p_A的方差v_pA：

v_pA＝var(p_A)。

计算p_B的方差v_pB：

v_pB＝var(p_B)。

正则分量之间互相关系数计算步骤：计算x_A和p_B之间的互相关系数r_xApB：

r_xApB＝cov(x_A，p_B)。

计算x_B和p_A之间的互相关系数r_xBpA：

r_xBpA＝cov(x_B，p_A)。

即步骤B包括如下步骤：步骤B1：计算对应正则分量的互相关系数。将收发端的数据公开，计算对应正则分量的互相关系数：

r_xx＝cov(x_A，x_B)；r_pp＝cov(p_A，p_B)；

其中，cov(·)代表互相关运算，并计算正则分量自身的方差：

v_xA＝var(x_A)；v_xB＝var(x_B)；v_pA＝var(p_A)；v_pB＝var(p_B)；

其中，var(·)代表方差运算；r_xx表示x_A、x_B之间的互相关系数；r_pp表示p_A，p_B之间的互相关系数；v_xA表示x_A的方差；v_xB表示x_B的方差；v_pA表示p_A的方差；v_pB表示p_B的方差。

步骤B2：计算正则分量之间的互相关系数。同样将收发端的数据公开，计算正则分量之间的互相关系数：

r_xApB＝cov(x_A，p_B)；r_xBpA＝cov(x_B，p_A)；

其中，r_xApB表示x_A、p_B之间的互相关系数；r_xBpA表示x_B、p_A之间的互相关系数。

步骤S3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据(第一实际通信序列x_A’和第二实际通信序列p_A’)进行校准。即步骤C:依据互相关系数计算收发端之间的正则分量传输矩阵，并通过该传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准。

步骤S3(步骤C)包括如下步骤：步骤S3.1(步骤C1)：根据互相关系数得到的正则分量传输矩阵为即数据传输过程为：

其中，表示原始随机序列所组成的发射数据；/>表示探测随机序列所组成的接收数据。

步骤S3.2(步骤C2)：通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准，即

其中，表示经过算法恢复后得到的接收数据；x_rec代表恢复后的第一探测随机序列的接收密钥数据；p_rec代表恢复后的第二探测随机序列的接收密钥数据；H^-1代表正则分量传输矩阵的逆矩阵。从而实现在实际通信时对初始密钥数据进行实时校准。

针对连续变量量子密钥分配和接收中正则分量的不平衡性，本发明提出了一种互相关解决方案。当接收信号受到随机白噪声、不同系统响应和角度偏差的干扰时，采用互相关算法对一定噪声条件下的信号进行恢复，讨论了不同噪声干扰下接收信号的恢复程度，得到了该算法能够较好地恢复信号的噪声阈值。如图1所示，xA为x_A，xB为x_B，pA为p_A，pB为p_B，实际通信序列xA’为x_A’，pA’为p_A’。

如图1和图2所示，为实现上述目的，本发明采用的操作步骤如下：(1)构造发送的原始正交信号。原始两路正则分量X和P，即发送信号的实部与虚部均分布在(±1，±1)。利用随机函数产生两个大小为10000的随机序列分别作为原始正交信号的实部与虚部。

(2)模拟噪声信息。考虑的噪声分别为：高斯白噪声n₀、相位偏差θ、透过率t，在透过率0<t<1，高斯白噪声与相位偏差同时作用的条件下，量化后的高斯白噪声 其中，m、n、k表示满足高斯分布的随机变量，e表示高斯白噪声功率。

(3)构造被噪声干扰的接收信号。将噪声加载在原始信号上即得到接收信号。接收信号总体表达为：

sig_d＝t(x+ipe^iθ)+n₀。

其中，sig_d表示接收信号；x与p分别表示正则分量X与P的的随机序列。这里实部与虚部分别处理，所以分别表示为：

x_d＝x-psinθ+m；

p_d＝pcos9+n；

其中，x_d、p_d分别为接收信号sig_d的实部与虚部，即为接收到的正则分量X与P。

(4)剔除互相关部分。接收信号实部与虚部分别为大小为的1×10000二维序列。由于实部与虚部分别都满足正态分布，所以求出实部与虚部的的协方差矩阵可表示为：

其中，C表示x_d、p_d序列的协方差矩阵；σ₁表示x_d序列的方差；σ₂表示p_d序列的方差，ρ表示σ₁与σ₂结合紧密度的参数。

即得到剔除的互相关部分为：

恢复信号的实部与虚部为：

其中，x_r、p_r分别表示恢复后的信号的实部与虚部，即恢复后的正则分量X与P。

将恢复后的信号与原始发送信号与接收到的被干扰的信号分别比较，在给定的实际仿真条件下，恢复信号相对于原始信号的方差远小于接收信号相对与原始信号的方差，即很好地达到了减小噪声的目的。

操作步骤原理说明：第一点：互相关部分。由于x、p均服从随机±1分布，所以可得

E(x)＝E(p)＝0；

其中，E(x)、E(p)分别表示初始发送信号实部与虚部序列的期望。

且为了方便表示，使

其中，m₁、n₁分别表示量化后高斯白噪声n₀的实部与虚部，且都服从均值为0，方差为e(高斯白噪声功率)的高斯分布。

则m₁，m₂～N(0，e)。

又

在此条件之下互相关部分才可以表示为：

。

第二点：当不存在高斯白噪声，即n₀＝0时，恢复信号实部可进一步表示为：

x_r＝x-psinθ-(-tanθ)pcosθ＝x；

当存在高斯白噪声时，即n₀≠0时，恢复信号实部与虚部可表示为：

第三点：在上述的第二点中，当不存在高斯白噪声时，信号可以完全恢复；当存在高斯白噪声时，恢复信号与接收信号的实部与虚部分别相对与原始信号的实部与虚部方差的差可表示为：

Δ_x＝D[x_r-x]-D[x_d-x]＝sin²θ-etan²θ；

Δ_p＝D[p_r-p]-D[p_d-p]＝cos²θ+e(1-tan2^θ)。

其中，D[x_r-x]表示恢复信号实部与原始信号实部之差序列的方差；D[x_d-x]表示接收信号实部与原始信号实部之差序列的方差；D[p_r-p]表示恢复信号虚部与原始信号虚部之差序列的方差；D[p_d-p]表示接收信号虚部与原始信号虚部之差序列的方差；Δ_x表示恢复信号实部与接收信号实部相对于原始信号实部之差的方差的差；Δ_p表示恢复信号虚部与接收信号虚部相对于原始信号虚部之差的方差的差。

由于仿真参数设置与实际条件下e的值都非常小，几乎趋近于0，θ最大范围为(0°，50°)，况且实际条件下θ的值只有几度，所以Δ_x、Δ_p明显大于0，即能够显著减小噪声干扰，使得恢复信号更接近于原始信号。

本发明提供的一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方案，包括步骤如下：步骤A：发射端在两路正则分量上分别调制随机序列{x_A}和{p_A},接收端采用相干检测技术对两路正则分量进行探测，得到{x_B}和{p_B}。步骤B：发射端和接收端对上述数据进行公开，并计算对应正则分量的互相关系数和正则分量之间的互相关系数。步骤C：依据互相关系数计算收发端之间正则分量的传输矩阵，并根据该传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行实时校准。本发明的方案可消除实际探测器件不完美导致的不平衡不正交影响，使接收端能准确恢复量子信号，提升连续变量量子密钥分发系统的实际性能。

本发明实施例还公开了一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准系统，包括如下模块：模块M1：发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列。

模块M1包括如下模块：模块M1.1：发射端制备相干态，并在相干态的一路正则分量上调制第一原始随机序列，在相干态的另一路正则分量上调制第二原始随机序列。

模块M1.2：接收端采用相干检测技术对带有调制后的第一原始随机序列的一路正则分量进行探测，得到第一探测随机序列。接收端对带有调制后的第二原始随机序列的另一路正则分量进行探测，得到第二探测随机序列。

模块M2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数。模块M2包括如下模块：

公开模块：发射端对第一原始随机序列和第二原始随机序列进行公开。

接收端对第一探测随机序列和第二探测随机序列进行公开。

计算模块：根据公开的第一原始随机序列、公开的第二原始随机序列、公开的第一探测随机序列和公开的第二探测随机序列计算一路正则分量和另一路正则分量之间的互相关系数。

模块M3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (2)

1.一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列；

步骤S2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数；

步骤S3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准；

所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S1.1：发射端制备相干态，并在相干态的一路正则分量上调制第一原始随机序列，在相干态的另一路正则分量上调制第二原始随机序列；

步骤S1.2：接收端采用相干检测技术对带有调制后的第一原始随机序列的一路正则分量进行探测，得到第一探测随机序列；

接收端采用相干检测技术对带有调制后的第二原始随机序列的另一路正则分量进行探测，得到第二探测随机序列；

所述步骤S2包括如下步骤：

公开步骤：发射端对第一原始随机序列和第二原始随机序列进行公开；

接收端对第一探测随机序列和第二探测随机序列进行公开；

计算步骤：根据公开的第一原始随机序列、公开的第二原始随机序列、公开的第一探测随机序列和公开的第二探测随机序列计算一路正则分量和另一路正则分量之间的互相关系数；

在所述步骤S1.1中，将第一原始随机序列{x_A}和第二原始随机序列{p_A}设定为二项分布，产生的发射端信号A表示为：

A＝x_A+ip_A；

其中，i表示虚数单位；x_A代表第一原始随机序列{x_A}中的发射密钥数据；p_A代表第二原始随机序列{p_A}中的发射密钥数据；

在所述步骤S1.2中，发射端信号经过信道传输后得到有损接收信号，有损接收信号B表示为：

B＝x_B+ip_B；

其中，x_B代表第一探测随机序列{x_B}中的接收密钥数据；p_B代表第二探测随机序列{p_B}中的接收密钥数据；

所述计算步骤包括如下步骤：

对应正则分量计算步骤：计算x_A和x_B之间的互相关系数r_xx：

r_xx＝cov(x_A,x_B)；

其中，cov(·)代表互相关运算；

计算p_A和p_B之间的互相关系数r_pp：

r_pp＝cov(p_A,p_B)；

方差计算步骤：计算x_A的方差v_xA：

v_xA＝var(x_A)；

其中var(•)代表方差运算；

计算x_B的方差v_xB：

v_xB＝var(x_B)；

计算p_A的方差v_pA：

v_pA＝var(p_A)；

计算p_B的方差v_pB：

v_pB＝var(p_B)；

正则分量之间互相关系数计算步骤：计算x_A和p_B之间的互相关系数r_xApB：

r_xApB＝cov(x_A,p_B)；

计算x_B和p_A之间的互相关系数r_xBpA：

r_xBpA＝cov(x_B,p_A)；

所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S3.1：根据互相关系数得到的正则分量传输矩阵为即数据传输过程为：

其中，表示原始随机序列所组成的发射数据；/>表示探测随机序列所组成的接收数据；

步骤S3.2：通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准，即

其中，表示经过算法恢复后得到的接收数据；x_rec代表恢复后的第一探测随机序列的接收密钥数据；p_rec代表恢复后的第二探测随机序列的接收密钥数据；H^-1代表正则分量传输矩阵的逆矩阵。

2.一种连续变量量子密钥分发系统中正则分量预校准系统，其特征在于，包括发射端、接收端、模块M2、模块M3：

发射端在正则分量上调制原始随机序列，接收端对带有调制后的原始随机序列的正则分量进行探测，得到探测随机序列；

模块M2：公开原始随机序列和探测随机序列，根据公开的原始随机序列和公开的探测随机序列得到互相关系数；

模块M3：根据互相关系数得到发射端和接收端之间的正则分量传输矩阵，并通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准；

发射端制备相干态，并在相干态的一路正则分量上调制第一原始随机序列，在相干态的另一路正则分量上调制第二原始随机序列；

接收端采用相干检测技术对带有调制后的第一原始随机序列的一路正则分量进行探测，得到第一探测随机序列；

接收端对带有调制后的第二原始随机序列的另一路正则分量进行探测，得到第二探测随机序列；

发射端对第一原始随机序列和第二原始随机序列进行公开；

接收端对第一探测随机序列和第二探测随机序列进行公开；

还包括：

计算模块：根据公开的第一原始随机序列、公开的第二原始随机序列、公开的第一探测随机序列和公开的第二探测随机序列计算一路正则分量和另一路正则分量之间的互相关系数；

将第一原始随机序列{x_A}和第二原始随机序列{p_A}设定为二项分布，产生的发射端信号A表示为：

A＝x_A+ip_A；

其中，i表示虚数单位；x_A代表第一原始随机序列{x_A}中的发射密钥数据；p_A代表第二原始随机序列{p_A}中的发射密钥数据；

发射端信号经过信道传输后得到有损接收信号，有损接收信号B表示为：

B＝x_B+ip_B；

其中，x_B代表第一探测随机序列{x_B}中的接收密钥数据；p_B代表第二探测随机序列{p_B}中的接收密钥数据；

所述计算步骤包括如下步骤：

对应正则分量计算步骤：计算x_A和x_B之间的互相关系数r_xx：

r_xx＝cov(x_A,x_B)；

其中，cov(·)代表互相关运算；

计算p_A和p_B之间的互相关系数r_pp：

r_pp＝cov(p_A,p_B)；

方差计算步骤：计算x_A的方差v_xA：

v_xA＝var(x_A)；

其中var(·)代表方差运算；

计算x_B的方差v_xB：

v_xB＝var(x_B)；

计算p_A的方差v_pA：

v_pA＝var(p_A)；

计算p_B的方差v_pB：

v_pB＝var(p_B)；

正则分量之间互相关系数计算步骤：计算x_A和p_B之间的互相关系数r_xApB：

r_xApB＝cov(x_A,p_B)；

计算x_B和p_A之间的互相关系数r_xBpA：

r_xBpA＝cov(x_B,p_A)；

在所述模块M3中：

根据互相关系数得到的正则分量传输矩阵为即数据传输过程为：

其中，表示原始随机序列所组成的发射数据；/>表示探测随机序列所组成的接收数据；

通过正则分量传输矩阵对实际通信时的初始密钥数据进行校准，即

其中，表示经过算法恢复后得到的接收数据；x_rec代表恢复后的第一探测随机序列的接收密钥数据；p_rec代表恢复后的第二探测随机序列的接收密钥数据；H^-1代表正则分量传输矩阵的逆矩阵。