CN208768083U - 连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，包括：数据同频采样电路：包括第一时钟信号输入端、数据采集端以及数据输出端；平均值运算电路：所述平均值运算电路的输入端连接所述数据输出端；存储器：连接所述平均值运算电路的输出端；比较器：所述比较器的输入端连接所述存储器；DPS逻辑电路：输入端连接所述比较器的输出端；DPS器件：输入端包括第二时钟信号输入端和DPS逻辑输入端，所述DPS逻辑输入端连接所述DPS逻辑电路的输出端，所述DPS器件的输出端连接所述第一时钟信号输入端。本实用新型的采用电路结构简单、成本低廉，可拓展性强。

Description

连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路

技术领域

本实用新型涉及量子通信领域，具体地，涉及连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路。

背景技术

在连续量子密钥分发设备中，需要对光路上的模拟量进行采样，而进行准确采样的前提是确定最佳采样点(即峰值采样点)。业内大都采用过采样方法，数据速率必须比时钟频率低50倍以上才有较好的采样效果，影响到最终密钥率。

过采样方法是采用高频时钟采样低频信号，频差两倍以上。如图1所示，假设模拟信道的一个数据占空比有50％，用10个时钟周期采样，每个周期采样的值记录下来，取峰值采样点作为最终的采样点。这种方式的缺陷是：在采样次数足够的情况下，峰值采样点才能找得比较准确，在占空比只有10％的情况下，至少用50时钟周期才能找到比较准确的峰值采样点，进而降低了数据速率(降低50倍以上)。

为了增加数据速率，同频采样方式是一种可行的方法，该方法使用相同频率的时钟进行采样，从而增加整个连续变量量子秘钥分发系统的密钥生成率。然而，并没有能够用于连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路相关技术公开。

DPS:Dynamic Phase Shift，动态相位调整。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路。

根据本实用新型提供的一种连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，包括：

数据同频采样电路：包括第一时钟信号输入端、数据采集端以及数据输出端；

存储器：连接所述数据输出端；

比较器：所述比较器的输入端连接所述存储器；

DPS器件：输入端包括第二时钟信号输入端和DPS逻辑输入端，所述DPS器件的输出端连接所述第一时钟信号输入端。

较佳的，还包括：平均值运算电路：所述平均值运算电路的输入端连接所述数据输出端，所述平均值运算电路的输出端连接所述存储器。

较佳的，还包括：DPS逻辑电路：所述DPS逻辑电路的输入端连接所述比较器的输出端，所述DPS逻辑电路的输出端连接所述DPS逻辑输入端。

较佳的，所述存储器为寄存器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型提供了一种电路结构简单、成本低廉的同频采样电路。通过DPS器件可以对数据同频采样电路的采样相位进行调整。

在本实用新型的基础上做进一步的改进，可以通过同频采样方式(使用相同频率的时钟采样同频率的低占空比的数据)进行采样，与传统的过采样方式相比，在相同时钟频率下，数据速率大幅增加，进而增加整个连续变量量子秘钥分发系统的密钥生成率。

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，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为传统过采样方式的示意图；

图2为本实用新型第二实施例的结构框图；

图3为本实用新型的最终采样点计算原理图；

图4为本实用新型的数据同频采样电路的电路图；

图5为本实用新型平均值运算电路的电路图。

具体实施方式

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

第一实施例：

一种连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，包括：

数据同频采样电路：包括第一时钟信号输入端、数据采集端以及数据输出端；

存储器：连接所述数据输出端；

比较器：所述比较器的输入端连接所述存储器；

DPS器件：输入端包括第二时钟信号输入端和DPS逻辑输入端，所述DPS器件的输出端连接所述第一时钟信号输入端。

由此，通过DPS器件可以对数据同频采样电路的采样相位进行调整。

第二实施例：

如图2所示，在第一实施例的基础上，提供一种改进的连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路。

还包括：平均值运算电路：所述平均值运算电路的输入端连接所述数据输出端，所述平均值运算电路的输出端连接所述存储器。目前已有数据同频采样电路已经能够实现平均值运算，但是考虑到不具备平均值运算功能的数据同频采样电路，在这里添加了平均值运算电路。

DPS逻辑电路：所述DPS逻辑电路的输入端连接所述比较器的输出端，所述DPS逻辑电路的输出端连接所述DPS逻辑输入端。

其中，数据同频采样电路、平均值运算电路、存储器、比较器、DPS逻辑电路甚至DPS器件除了实体器件、电路(如图4、图5所示)以外，也可以通过FPGA来实现，存储器采用FPGA中的寄存器。

其工作原理包括如下步骤：

S1、对光路上的数据进行采样，得到一段采样数据；

S2、计算采样数据的平均值，存储得到的平均值以及对应的采样点；

S3、对数据采样时的采样相位进行调整；

S4、重复执行S1至S3，重复次数＝单个数据周期/DPS最小调整粒度；

S5、比较存储的各个采样点的平均值，取最大平均值对应的采样点为最终采样点，调整采样相位为最终采样点对应的采样相位。

在本实施例中，光路上的数据为占空比为10％的周期性交替数据，但本实用新型对此不作限制。

本实用新型在连续变量量子密钥分发系统重新上电后的初始化阶段执行步骤S1至S5，正常运行过程中不需要重复计算最终采样点。

如图3所示，通过本实用新型进行操作试验，第三个采样相位采到的数值最大，故为最佳采样相位。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型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，这并不影响本实用新型的实质内容。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 (4)

1.一种连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，其特征在于，包括：

数据同频采样电路：包括第一时钟信号输入端、数据采集端以及数据输出端；

存储器：连接所述数据输出端；

比较器：所述比较器的输入端连接所述存储器；

DPS器件：输入端包括第二时钟信号输入端和DPS逻辑输入端，所述DPS器件的输出端连接所述第一时钟信号输入端。

2.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，其特征在于，还包括：

平均值运算电路：所述平均值运算电路的输入端连接所述数据输出端，所述平均值运算电路的输出端连接所述存储器。

3.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，其特征在于，还包括：

DPS逻辑电路：所述DPS逻辑电路的输入端连接所述比较器的输出端，所述DPS逻辑电路的输出端连接所述DPS逻辑输入端。

4.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发系统中的同频采样电路，其特征在于，所述存储器为寄存器。