CN117914411A - 一种用于tf-qkd系统的相位反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于TF‑QKD系统的相位反馈方法，涉及量子通信技术领域，初始控制Alice与Bob端的激光器，逐步降低Alice与Bob的光频差，直至满足执行PID运算进行反馈的初始条件；当初始化完成后，Alice与Bob开始QKD运行，发送参考光和量子态信号；Charlie端执行相位反馈，在进行相位反馈的同时提取光频差，当所述光频差绝对值超出频率阈值时，反馈给Alice与Bob端，Alice与Bob端根据所述光频差调整激光器的波长，实现在Alice与Bob端激光器的波长差发生缓变的条件下，对激光器的波长、链路的相位进行补偿，实现长时间稳定的相位控制。

Description

一种用于TF-QKD系统的相位反馈方法

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种用于TF-QKD系统的相位反馈方法。

背景技术

自从1984年BB84协议问世以来，基于该协议的量子密钥分发(QKD)作为量子通信的核心技术之一，始终是量子通信领域的研究重点。然而在实际应用中，由于环境和链路的损耗，QKD通信距离和成码率也受到了很大的影响。近年，一种新的QKD协议——双场量子密钥分发(TF-QKD) 协议被提出，相比此前的QKD协议，具有可以实现更高的安全性，更远的分发距离以及更高的成码率。

现有技术的TF-QKD系统中，需要额外一根光纤进行波长锁定的种子光分发，本地需要的额外的波长锁定（光学锁相）设备，采用超稳光昂贵的需求，TF-QKD系统对光源的要求过高。

发明内容

TF-QKD有两个发送端Alice端与Bob端，发送采用相位编码的信号光；一个接收端Charlie端，接收发送端的光，干涉后进行探测，其基本架构如图1所示。

Alice和Bob端的命名在本领域通常用于代表两个通信的双方，Charlie端的命名在本领域通常用于代表用于接收并测量信号的一端，常用来描述通信协议、加密算法、量子纠缠实验等场景。在实际密钥分发中，需要Alice与Bob端发出的光经历光纤传输后的相位差恒定，以实现稳定的干涉。光纤在链路中的相位与波长和链路长度有关，而链路长度会随时间变化，因此需要在发送端发送参考光，在接收端对参考光进行探测，根据探测结果反馈或补偿相位差。

相位差与AB激光的波长差、链路有效光程的变化有关，具体公式为：

其中为相位差变化量，s为光纤中光速，L为光纤链路长度，/>为激光频率，/>为链路长度（光程）变化量，/>为AB发送方激光的频率差。

为了实现TF-QKD系统所要求的稳定干涉，需要控制全系统的相位差至0。这要求同时纠正、补偿链路相位快速变化引起的相位差，以及补偿AB激光器频率差，以及频率差变化引起的相位变化。

目前，TF-QKD相位反馈的系统通常假设（或要求）Alice端和Bob端激光的波长非常一致，即足够小。现有的方案通常使用超稳激光或一个窄线宽激光作为种子源，在A、B端的声光调制器AOM后使用锁相环将本地激光的频率锁定至与种子激光相同，因而保证上述公式中频率差/>非常小。其原理如图2所示，其中QKD为量子密钥分发。

现有实时相位反馈的方案步骤如下：Alice与Bob间光纤可能引起相位变化，在中间测量节点Charlie，插入一个相位调制器件PM，通过“探测器-快速反馈运算系统-调制器”的反馈回路控制相位，补偿链路光纤引入的相位变化。具体的， Charlie统计左右两个探测器的数据，然后将统计结果输入到反馈运算模块。反馈运算模块负责处理输入的数据，通过反馈算法（通常使用PID算法）生成控制电信号，输入到PM（相位调制器），PM根据输入的控制电信号执行对相位的调制，将相位差调整为预设值，实现相位反馈，如图3所示。在这种情况下，控制电信号电压基本线性影响PM改变的相位。

但在Alice和Bob光源未通过OPLL锁定至同一个种子光，或采用其他类似方法控制波长精确一致的情况下，则由于Alice和Bob光源波长的差异，其干涉结果存在频率为的拍频。其中/>为Alice和Bob光源的频率差。对于经典光强的干涉，可以通过光强直接读出拍频频率；而对单光子水平的量子光干涉，拍频会导致光子被探测的概率变化。单光子的探测通常使用单光子探测器，探测结果为在某个时间有一个光子被探测的事件。由于量子态探测事件极少，无法直接从探测结果中通过拍频恢复频率信息；由于通常激光器的频率差比较大，在通常相位补偿统计的时间范围，由于拍频干涉已变化很多周期，无法直接获取频率差，因此不能类似于采用相位补偿的方法，根据一段时间的统计结果，进行补偿。因此，当Alice与Bob存在比较大的波长（频率）差时，拍频会导致原有相位补偿/反馈控制方案无法补偿链路及激光器共同引起的相位差。

本发明的一种用于TF-QKD系统的相位反馈方法，包括如下步骤：

S1、初始控制Alice与Bob端的激光器，逐步降低Alice与Bob的光频差，直至满足执行PID运算进行反馈的初始条件；

S2、当初始化完成后，Alice与Bob开始QKD运行，发送参考光和量子态信号；

S3、Charlie端执行相位反馈，在进行相位反馈的同时提取光频差，当所述光频差绝对值超出频率阈值时，反馈给Alice与Bob端，Alice与Bob端根据所述光频差调整激光器的波长，实现在Alice与Bob端激光器的波长差发生缓变的条件下，对激光器的波长、链路的相位进行补偿。

进一步地，步骤S1包括如下步骤：

S11、设置Alice与Bob端的激光器波长，直至波长相等；

S12、Alice与Bob端发送脉冲，在Charlie端使用频谱仪校准波长差；

S13、系统运行前，对Alice与Bob端发送的数据序列使用FFT运算后提取频率峰值，则调整Alice与Bob激光器的波长，直到出现FFT峰值，出现FFT峰值后，提取光频差，发送到Alice端或Bob端，Alice端或Bob端调整激光器波长；

S14、循环执行上述步骤，逐步降低Alice与Bob端的光频差。

进一步地，判断FFT运算后生成的数据序列是否能够提取出频率差的步骤为：首先，当数据序列中的一个区域的平均值大于其他区域平均值的n倍时，则定义该区域为数据序列的峰；其次，若输入的数据序列有且仅有1个峰，则进行光频差提取；如果数据序列没有峰或有多个峰，则认定光频差提取失败，n为取值范围在3-10的预设值。

进一步地，步骤S13包括如下步骤：

调整Alice与Bob激光器的波长，直到出现FFT峰值；取峰值内最大振幅所对应的频率，将/>输出到Alice端或Bob端，Alice端或Bob端的激光器调整波长；

若小于频率阈值H₁，则初始化阶段完成。

进一步地，当FFT提取出的光频差为时，对光频差的迭代调整：将Alice端或Bob端的激光器频率调整/>，调整后，Charlie端继续提取光频差，判断新提取的光频差接近0还是接近离2/>；若接近0，则完成一次迭代调整；否则，则将激光器频率回调2/>，完成一次迭代调整，反复迭代直至/>。

进一步地，步骤S3包括如下步骤：

S31、Charlie端的计数模块分别记录两个单光子探测器的探测事件，将计数发送给PID模块，将时间序列发送给FFT模块；

S32、FFT模块将时间序列处理成数字序列后，进行FFT运算，监控光频差是否高于频率阈值，并输出到数据处理模块；

S33、PID模块对接收到的计数进行PID运算，将运算出的电压值分别输出到快速反馈执行模块和数据处理模块；

S34、数据处理模块基于PID模块输出的电压值的类型跳变的间隔时间提取光频差，输出到慢速反馈执行模块；

S35、快速反馈执行模块将输入的电压值转换为电压信号，反馈给Alice或Bob端；

S36、慢速反馈执行模块将输入的光频差转换为单频信号，反馈给Alice或Bob端。

进一步地，数据处理模块记录下当前慢速反馈执行模块中AOM的频移量，设调整前激光器频率为v，根据所述频移量为/>缓变调整激光器的频率，在缓变调整时间段内，激光器频率从v开始逐步调整，直至调整至/>。

进一步地，第k次PID运算得到的电压值为，将相位2π对应的电压/>作为电压阈值：

若在/>范围内，则输出的电压值为/>；

若，则输出的电压值为/>，称为第1类跳变；

若，则输出电压为/>，称为第2类跳变。

进一步地，数据处理模块接收到电压值组成的序列，当出现2次相邻的相同类型跳变时，记录并计算相邻2次相同类型跳变的间隔时间t，提取频率差/>：

；

若相邻2次跳变的类型为第1类跳变，则符号为正；若相邻2次跳变的类型为第2类跳变，则/>符号为负；

统计周期的PID输入值M设定为，其中/>、/>分别为统计周期内探测器L、R的计数个数；

设定反馈输入值M的目标值N，PID模块根据所述目标值N执行PID运算。

进一步地，第k次PID运算时，通过下式计算电压值:

；

；

其中，分别为第K次和第K-1次PID运算的反馈输入值，/>为第K-1次PID计算的电压值，/>为电压变化值，N为目标值，/>为比例系数，/>为积分系数，/>为微分系数，i是求和指标。

相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：

本申请提出了一种二级相位反馈方案，能够在Alice与Bob端光源波长差发生缓变的条件下，对激光器的波长、链路的相位进行补偿，实现长时间稳定的相位控制。在系统调试阶段，运用FFT的方法检测并反馈Alice与Bob间光频差，使光频差降低，在QKD运行阶段，用FFT监视Alice与Bob间光频差，防止出现发送端之间光频差过大导致PID无法正确反馈的情况，

本方案适用于Alice与Bob采用普通的独立窄线宽激光器的条件，不需光学锁相环锁定到相同的种子光。能够在发送端的激光器未采用额外参考信号进行锁定频率时，进行相位反馈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的TF-QKD的基本架构示意图；

图2为现有技术的同步Alice与Bob光源频率原理图；

图3为现有技术的相位反馈器件结构示意图；

图4为本发明的发送端器件设置示意图；

图5为本发明的相位反馈器件设置示意图；

图6为本发明的初始化调节阶段示意图；

图7为本发明的的估计值选取示例图；

图8为本发明的同类型跳变的间隔时间选取示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。

TF-QKD系统包括发送端Alice与Bob。Alice与Bob采用波长可调的窄线宽激光器作为的光源，并经过编码模块（包括相位调制器PM和强度调制器IM）调制，产生信号脉冲，光衰减器ATT将脉冲强度降低到单光子水平，经光纤信道发送至Charlie。光源的波长可以根据Charlie端发送的波长差信号对激光器波长进行相应的调节，如图4所示。

编码模块（包括相位调制器PM和强度调制器IM）调制产生单光子水平的量子态信号与光强相对较强（强于信号光，但仍然为单光子水平）的相位参考光。在本发明中，相位参考光与信号光可通过时分复用的方式进行复用。其中，量子态信号用来进行TF-QKD系统所需的量子态传输；相位参考光用来标定其附近量子态信号的相对相位，通过反馈系统进行控制，校准激光器波长差及链路光纤变化引起的相位变化，实现Alice与Bob未附加额外相位的时候，总的相对相位差为0的稳定相位参考系。

TF-QKD系统的接收端为Charlie。在Charlie端，Alice与Bob发送的信号脉冲经起偏模块调整偏振后，进入保偏分束器（BS）进行干涉。为了进行相位锁定，本发明在Charlie端的起偏模块前分别插入具有相位调制器PM的快速反馈执行模块和具有声光调制器AOM的慢速反馈执行模块，进行快速相位变化和慢速相对波长漂移的反馈。

具体地，如图5所示，为了进行相位锁定，Charlie端的相位反馈器件包括以下组成模块：用于数据采集的单光子探测器L和R，计数模块，反馈运算模块，快速反馈执行模块，慢速反馈执行模块，如图5所示，各模块的具体组成和功能如下：

计数模块包含外部的同步时钟源和同步计数器，负责同步记录单光子探测器L和R对应相位参考脉冲时间范围内的探测结果，并附加时间戳。

反馈运算模块包含PID模块、FFT模块、数据处理模块，反馈运算模块负责对计数模块记录的数据进行运算处理，生成数字信号，同时，数据处理模块提取出的频率差在满足一定条件时会通过经典信道控制发送到发送端（Alice与Bob端），发送端调整激光器的波长。特别的：

PID模块能够根据同步计数器输出的时间序列进行PID运算，并且对电压信号进行处理，防止超过电压阈值；PID（Proportion Integration Differentiation）为比例积分微分。

FFT模块能够将输入的探测事件的时间序列整理成时域序列，并且执行FFT运算，输出频域信号；FFT(Fast Fourier Transformation)为快速傅里叶变换。

数据处理模块能够基于PID与FFT模块输出的数字信号进行运算处理，提取Alice与Bob端信号脉冲光的频率差。

快速反馈执行模块包含数字电压转换模块、相位调制器PM，快速反馈执行模块负责执行快速相位变化的反馈，其中：

相位调制器PM能够根据输入的电压信号调制光的相位,慢速反馈执行模块包含数字频率转换模块和声光调制器AOM，慢速反馈执行模块负责反馈激光器相对波长的漂移，其中：

数字频率转换模块能够根据数据处理模块输入的数字信号生成频率信号。

AOM能够根据输入的单频信号对光进行调制，此图中的Alice端与Bob端为示例，Alice端与Bob端可以互换。

系统初始化调节方案，初始控制Alice与Bob激光器的波长差。这个步骤的目标是降低Alice与Bob的波长差，使得Alice与Bob的光频差降低至满足执行PID运算进行反馈的初始条件。

通过以下步骤实现初始化：

步骤S11.Alice端与Bob端频率差初始校准：设置Alice与Bob端的激光器波长，直至波长基本相同。可选地，采用波长计在Alice端与Bob端分别标定。

步骤S12.Charlie端频率差初始校准：Alice与Bob端发送强光脉冲，在Charlie端使用频谱仪校准波长差。

步骤S13.运行前校准：对Alice与Bob发送的脉冲的探测结果使用FFT运算后提取频率峰值。若不存在峰值，则在一定范围内调整Alice与Bob激光器的波长，直到出现FFT峰值。出现FFT峰值后，数据处理模块提取光频差，发送到Alice（Bob）端，Alice（Bob）端通过压电反馈等方式调整Alice（Bob）的激光器波长。

S14.采用迭代调整的方式，循环执行上述步骤，逐步降低Alice与Bob端的光频差。

步骤S13中FFT与反馈的实现方式如下①至④：

①器件设置

Charlie端根据Alice与Bob光脉冲的计数结果进行反馈。在这一步骤中，反馈运算模块的PID模块所在分支不工作，系统如图6所示。

②反馈的阈值设定

系统中设定频率阈值H₁（典型值，H₁选取为10kHz），H₁用于界定初始化是否结束，进入QKD运行阶段。

③FFT模块对数据的处理方式

选取一段时间T作为采样周期，例如，采样周期的典型值可选为1ms。计数模块分别记录一个采样周期内探测器L与R的探测事件的时间序列，输入FFT模块。

FFT模块对时间序列进行处理，整理成数据序列。将采样周期划分成多个时间区间。可选地，时间区间的长度取100ps或1ns。将一个统计区间内的时间序列转换为数据：分别记录时间区间内探测器L和R的探测事件及相应探测位置，即在哪个区间。一个采样周期内的数据序列组成了数据的离散化时域分布。

FFT模块对数据序列进行行FFT运算，输入为其所在的时间区间的编号（横坐标）和探测事件，即如果探测事件为L，则纵坐标设定为+1，如果探测事件为R，则纵坐标设定为-1。运算输出为频率（图中横坐标）与对应的数据值（纵坐标），得到一个新的数据序列，其意义是采样周期内的频域分布图。将FFT生成的数据序列输入数据处理模块。

④数据处理模块提取光频差。

1.有效性判断

数据处理模块首先进行有效性判断，判断FFT生成的数据序列是否能够提取出频率差。定义数据序列的峰：峰指一个数据序列中的一个区域，其内部的平均值要大于其他部分平均值的n倍,n为取值范围在3-10的预设值,在优选实施例中，n取值为5。

如果输入的数据序列有且仅有1个峰，那么认定数据有效，可以进一步进行光频差提取；如果没有峰或有多个峰，那么认定光频差提取失败。

在步骤S13中，若光频差提取失败，则在一定范围内调整Alice与Bob激光器的波长，直到出现FFT峰值。

2.光频差提取

数据处理模块取峰值内最大振幅所对应的频率（如果有多个最大振幅，则取对应频率的平均值），取为的估计值，如图7所示。

数据处理模块将输出到发送端（Alice或Bob），发送端的激光器调整波长。若，初始化阶段完成，在本次迭代调整激光器波长结束后，进入下一阶段。

3.对光频差的迭代调整

当FFT提取出的光频差为时，采用如下方式调整：将Alice（Bob）的激光器频率调整/>，在调整后Charlie端继续提取光频差，判断新的光频差距离0与2/>哪一个更接近。若距离0更接近，则完成一次迭代调整。否则，则通知发送端，发送端将激光器频率回调2/>，完成一次迭代调整。完成一次迭代调整后，继续执行继续步骤3直至/>。

4.光频差提取原理

基于下列原理估算光频差：设Alice和Bob两个光源的频率差为，时刻/>的初始相位差为/>，链路引起的相位差为/>，则t时刻的Charlie端干涉前相位差/>为：

在时，可以认为相比/>，/>随时间变化很小，即/>随时间的变化主要由/>造成。

探测器L和R的归一化光强分别为：

其中归一化光强指干涉前光强与进入探测器光强之比，在单光子情形，归一化光强为单个光子干涉后进入探测器的概率。

注意到，设一段时间内探测器L的计数为/>，探测器R的计数为/>，可以作为对/>的估计，通过考察/>的变化可以反映出相位差/>的变化。

当初始化完成后，Alice与Bob开始QKD运行，发送参考光和量子态信号，系统进入二级反馈阶段。在这一步骤中，执行反馈的具体方式为：

1. 计数模块分别记录L和R的探测事件，将计数发送给PID模块，将时间序列发送给FFT模块。

2. FFT模块对数据进行处理和FFT运算，结果输出到数据处理模块。

3. PID模块对输入的计数进行PID运算，运算结果分别输出到快速反馈执行模块和数据处理模块。

4.数据处理模块对PID模块输出的数据提取光频差，然后输出到慢速反馈执行模块。可选地，对FFT模块输出的数据进行处理，提取光频差。

5.快速反馈执行模块由数字电压转换模块将输入的数字信号转换为电压信号，驱动PM执行反馈。

6.慢速反馈执行模块由数字频率转换模块将输入的频率差信号转换为单频信号，通过AOM执行反馈。

细节以及具体运作方式如下①~③：

①FFT模块运转方式以及数据处理模块对FFT结果的处理方式。

在QKD 运行过程中，FFT模块起监视等辅助功能，FFT模块可不定时地运行。对输入的时间序列处理成数字序列后，进行FFT运算，监控频率差是否高于设定阈值，并输出到数据处理模块。

若QKD的误码率过高，则数据处理模块对FFT模块输入的数据进行处理。数据处理模块对FFT模块中输入的数据序列进行有效性判断。若无法提取频率差，则不做任何处理；若能够提取频率差，且提取出的频率差大于阈值H₁，则终止QKD运行，重新开始调试阶段。

②PID模块的具体工作方式

PID模块处理输入的数据。选定一段时间t1（可选地，1μs或10μs）作为统计周期。统计周期的PID输入值M设定为，其中/>、/>分别为统计周期内探测器L、R的计数个数。

设定反馈输入值M的目标值N。PID模块根据设定的目标值N执行PID运算。

下面以第k次PID运算为例描述PID的具体运算过程。i是求累加和的系数，PID运算的输入是当前M值、目标值N，按照以下方式计算出输出/>，其中/>为描述电压值的数字信号: />且

其中，分别为第K次和第K-1次PID运算的反馈输入值，/>为第K-1次PID计算的电压值，/>为电压变化值，N为目标值，/>为比例系数，/>为积分系数，/>为微分系数，均由PID模块预先设定，i是求和指标。

PID模块开始执行反馈后，预期探测器L和R的探测结果相对稳定，此时，可假设PID的输出的电压值与Alice与Bob端的信号的相位差正比相关。相位对应的电压/>为电压阈值。

为防止电压超过数字电压转换模块的电压阈值，PID模块对结果进行处理后输出到快速反馈执行模块。具体处理方式为：若在/>范围内，则输出的电压值为/>；若/>，则输出的电压值为/>，称为第1类跳变；若/>，则输出电压为，称为第2类跳变。可选地，可采用/>电压的整数倍作为电压阈值。

PID每隔t1时间将处理后的电压值输出到快速反馈执行模块和数据处理模块。

③数据处理模块根据PID结果提取频率差

数据处理模块接收到电压值的组成的序列，当出现2次相邻的相同类型跳变时（例如图8中的跳变为2次相邻的第1类跳变），记录并计算相邻2次相同类型跳变的间隔时间t，如图8所示。

基于t，数据处理模块提取频率差/>：

若相邻2次跳变的类型为第1类跳变，则符号为正；若相邻2次跳变的类型为第2类跳变，则/>符号为负。

数据处理模块提取后，将/>输出到慢速反馈执行模块，慢速反馈执行模块在当前AOM频移量的基础上，将AOM的频移量调整/>，作为本次的AOM频移调整的输出。

同时，数据处理模块记录下当前AOM的频移量。当频移量的绝对值大于频移量阈值H₂时（例如，H₂典型值100kHz），数据处理模块将当前的频移量/>输出到发送端Alice。

发送端Alice根据需调整的频移量缓变调整激光器的频率。设调整前激光器频率为v，缓变指Alice并非直接将频率调整为/>，而是经过一段时间，这段时间激光器频率从v开始逐步调整，直至调整至/>。

经过以上步骤，能在QKD运行同时实现相位差的二级反馈，并且还能实现Alice与Bob的波长差的相对稳定，避免出现波长差过大的情况。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、初始控制Alice与Bob端的激光器，逐步降低Alice与Bob的光频差，直至满足执行PID运算进行反馈的初始条件；

S2、当初始化完成后，Alice与Bob开始QKD运行，发送参考光和量子态信号；

S3、Charlie端执行相位反馈，在进行相位反馈的同时提取光频差，当所述光频差绝对值超出频率阈值时，反馈给Alice与Bob端，Alice与Bob端根据所述光频差调整激光器的波长，实现在Alice与Bob端激光器的波长差发生缓变的条件下，对激光器的波长、链路的相位进行补偿。

2.根据权利要求1所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：

S11、设置Alice与Bob端的激光器波长，直至波长相等；

S12、Alice与Bob端发送脉冲，在Charlie端使用频谱仪校准波长差；

S13、系统运行前，对Alice与Bob端发送的数据序列使用FFT运算后提取频率峰值，则调整Alice与Bob激光器的波长，直到出现FFT峰值，出现FFT峰值后，提取光频差，发送到Alice端或Bob端，Alice端或Bob端调整激光器波长；

S14、循环执行上述步骤，逐步降低Alice与Bob端的光频差。

3.根据权利要求2所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，判断FFT运算后生成的数据序列是否能够提取出频率差的步骤为：首先，当数据序列中的一个区域的平均值大于其他区域平均值的n倍时，则定义该区域为数据序列的峰；其次，若输入的数据序列有且仅有1个峰，则进行光频差提取；如果数据序列没有峰或有多个峰，则认定光频差提取失败；n为取值范围在3-10的预设值。

4.根据权利要求2所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，所述步骤S13包括如下步骤：

调整Alice与Bob激光器的波长，直到出现FFT峰值；取峰值内最大振幅所对应的频率，将/>输出到Alice端或Bob端，Alice端或Bob端的激光器调整波长；若/>小于频率阈值H₁，则初始化阶段完成。

5.根据权利要求4所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，当FFT提取出的光频差为时，对所述光频差进行迭代调整：将Alice端或Bob端的激光器频率调整/>，调整后，Charlie端继续提取光频差，判断新提取的光频差接近0还是接近离2/>；若接近0，则完成一次迭代调整；否则，则将激光器频率回调2/>，完成一次迭代调整，反复迭代直至。

6.根据权利要求1所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

S31、Charlie端的计数模块分别记录两个单光子探测器的探测事件，将计数发送给PID模块，将时间序列发送给FFT模块；

S32、FFT模块将时间序列处理成数字序列后，进行FFT运算，监控光频差是否高于频率阈值，并输出到数据处理模块；

S33、PID模块对接收到的计数进行PID运算，将运算出的电压值分别输出到快速反馈执行模块和数据处理模块；

S34、数据处理模块基于PID模块输出的电压值的类型跳变的间隔时间提取光频差，输出到慢速反馈执行模块；

S35、快速反馈执行模块将输入的电压值转换为电压信号，反馈给Alice或Bob端；

S36、慢速反馈执行模块将输入的光频差转换为单频信号，反馈给Alice或Bob端。

7.根据权利要求6所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，数据处理模块记录下当前慢速反馈执行模块中AOM的频移量，设调整前激光器频率为v，根据所述频移量为/>缓变调整激光器的频率，在缓变调整时间段内，激光器频率从v开始逐步调整，直至调整至/>。

8.根据权利要求7所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，第k次PID运算得到的电压值为，将相位2π对应的电压/>作为电压阈值：

若在/>范围内，则输出的电压值为/>；

若，则输出的电压值为/>，称为第1类跳变；

若，则输出电压为/>，称为第2类跳变。

9.根据权利要求6所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，数据处理模块接收到电压值组成的序列，当出现2次相邻的相同类型跳变时，记录并计算相邻2次相同类型跳变的间隔时间t，提取频率差/>:/>；若相邻2次跳变的类型为第1类跳变，则/>符号为正；若相邻2次跳变的类型为第2类跳变，则/>符号为负；统计周期的PID输入值M设定为/>，其中/>、/>分别为统计周期内探测器L、R的计数个数；设定反馈输入值M的目标值N，PID模块根据所述目标值N执行PID运算。

10.根据权利要求8所述的用于TF-QKD系统的相位反馈方法，其特征在于，第k次PID运算时，通过下式计算电压值:

；

；

其中，分别为第K次和第K-1次PID运算的反馈输入值，/>为第K-1次PID计算的电压值，/>为电压变化值，N为目标值，/>为比例系数，/>为积分系数，/>为微分系数，i是求和指标。