本發(fā)明實(shí)施例涉及量子通信領(lǐng)域，尤其涉及一種量子密鑰分配方法及發(fā)送裝置、接收裝置。

背景技術(shù)：

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，大量敏感信息需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，人們需要對(duì)敏感信息進(jìn)行保護(hù)以免丟失或遭到攻擊。加密是保障信息安全的重要手段之一，現(xiàn)有經(jīng)典加密體系是建立在計(jì)算復(fù)雜度基礎(chǔ)之上的，其存在被破譯的可能。經(jīng)典密碼體制中，只有一次一密具有無(wú)條件安全性，而如何產(chǎn)生大量的隨機(jī)數(shù)密鑰一直是個(gè)難題，量子密鑰分配(quantumkeydistribution，簡(jiǎn)稱qkd)技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個(gè)難題。

qkd具體是以量子態(tài)作為信息單元，利用量子力學(xué)的一些原理來(lái)傳輸和保護(hù)信息，通常把通信雙方以量子態(tài)為信息載體，利用量子力學(xué)原理，通過(guò)量子信道傳輸，在保密通信雙方之間建立共享密鑰。其安全性是由量子力學(xué)中的“海森堡測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系”及“單量子不可復(fù)制定理”或糾纏粒子的相干性和非局域性等量子特性來(lái)保證的。

圖1a示例性示出了一種量子密鑰分配適用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1a所示，包括發(fā)送裝置101和接收裝置102，發(fā)送裝置中包括主控單元103、量子發(fā)送機(jī)104、同步時(shí)鐘發(fā)送機(jī)105、協(xié)商信息收發(fā)機(jī)106、業(yè)務(wù)信息發(fā)送機(jī)107，接收裝置中包括主控單元108、量子接收機(jī)109、同步時(shí)鐘接收機(jī)110、協(xié)商信息收發(fā)機(jī)111、業(yè)務(wù)信息接收機(jī)112。發(fā)送裝置通過(guò)量子發(fā)送機(jī)向接收裝置的量子接收機(jī)發(fā)送攜帶有原始密鑰的量子光信號(hào)，以使接收裝置從量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始量子密鑰。發(fā)送裝置通過(guò)同步時(shí)鐘發(fā)送機(jī)向接收裝置的同步時(shí)鐘接收機(jī)發(fā)送 同步時(shí)鐘信號(hào)，以使接收裝置實(shí)現(xiàn)與發(fā)送裝置的時(shí)鐘同步。發(fā)送裝置通過(guò)協(xié)商信息收發(fā)機(jī)與接收裝置的協(xié)商信息收發(fā)機(jī)之間相互發(fā)送和接收協(xié)商信息，以使發(fā)送裝置和接收裝置根據(jù)協(xié)商信息從原始量子密鑰中確定出最終量子密鑰。發(fā)送裝置通過(guò)業(yè)務(wù)信息發(fā)送機(jī)向接收裝置額業(yè)務(wù)信息接收機(jī)發(fā)送業(yè)務(wù)信息。

量子密鑰分配過(guò)程，具體是指發(fā)送裝置將原始密鑰攜帶于量子光信號(hào)中，并將該量子光信號(hào)發(fā)送給接收裝置，接收裝置接收到該量子光信號(hào)之后，從該量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰，進(jìn)一步通過(guò)發(fā)送裝置與接收裝置的協(xié)商，從原始密鑰中確定出最終所使用的密鑰。

現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)送裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)和量子光信號(hào)在同一根光纖傳送，此時(shí)，接收裝置若要準(zhǔn)確恢復(fù)出原始密鑰，則需要嚴(yán)格保證該本振光信號(hào)和該量子光信號(hào)到達(dá)2:2耦合器的輸入端時(shí)間，也就是說(shuō)，接收裝置需要對(duì)該本振光信號(hào)和該量子光信號(hào)所經(jīng)過(guò)的路徑做嚴(yán)格的等長(zhǎng)控制，該技術(shù)方案在工程化使用中難度非常高。

綜上，亟需一種量子密鑰分配方法及發(fā)送裝置、接收裝置，用于更加簡(jiǎn)單的在量子密鑰分配過(guò)程中恢復(fù)出原始密鑰。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種量子密鑰分配方法及發(fā)送裝置、接收裝置，用于更加簡(jiǎn)單的在量子密鑰分配過(guò)程中恢復(fù)出原始密鑰。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置，包括：

光信號(hào)產(chǎn)生單元，用于對(duì)產(chǎn)生的光信號(hào)進(jìn)行分光處理，得到第一光信號(hào)和第二光信號(hào)；并將第一光信號(hào)發(fā)送給第一調(diào)制單元，將第二光信號(hào)發(fā)送給第二調(diào)制單元；

第一調(diào)制單元，用于對(duì)第一光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到參考光信號(hào)，將參考光信號(hào)發(fā)送給耦合單元；

第二調(diào)制單元，用于對(duì)第二光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖信號(hào)；并對(duì)第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到量子光信號(hào)，將量子光信號(hào)發(fā)送給耦合單元；第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；

耦合單元，用于對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置。

由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；即由于參考光信號(hào)中包括的脈沖的頻率較大，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)整則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

可選地，耦合單元包括與第一調(diào)制單元連接的偏振旋轉(zhuǎn)單元，以及同時(shí)與偏振旋轉(zhuǎn)單元和第二調(diào)制單元連接的偏振耦合單元；

偏振旋轉(zhuǎn)單元，用于將接收到的參考光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)發(fā)送給偏振耦合單元；

偏振耦合單元，用于對(duì)接收到的量子光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置；

或者，

耦合單元包括與第二調(diào)制單元連接的偏振旋轉(zhuǎn)單元，以及同時(shí)與偏振旋轉(zhuǎn)單元和第一調(diào)制單元連接的偏振耦合單元；

偏振旋轉(zhuǎn)單元，用于將接收到的量子光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度的量子光信號(hào)發(fā)送給偏振耦合單元；

偏振耦合單元，用于對(duì)接收到的參考光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度的量子光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待發(fā)送的傳輸光信號(hào)，并將傳輸光信號(hào)發(fā)送給接收裝置。

如此，則實(shí)現(xiàn)了參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用，進(jìn)而進(jìn)一步提高了量子光信號(hào)和參考光信號(hào)的隔離度，降低了量子光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的干擾度。

可選地，第一調(diào)制單元，還用于將經(jīng)典信息調(diào)制于第一光脈沖信號(hào)上，以使參考光信號(hào)中包括經(jīng)典信息。如此，則可提高參考光信號(hào)的利用率，進(jìn)而提高在量子密鑰分配過(guò)程中信息的發(fā)送效率。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于量子密鑰分配的接收裝置，包括：

相干耦合單元，用于對(duì)接收到的包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的傳輸光信號(hào)進(jìn)行分光處理，并根據(jù)本振光信號(hào)對(duì)進(jìn)行分光處理后的傳輸光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，得到包括參考光信號(hào)的第一相干耦合后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二相干耦合后光信號(hào)；并將第一相干耦合后光信號(hào)發(fā)送給參考光平衡探測(cè)單元，將第二相干耦合后光信號(hào)發(fā)送給量子光平衡探測(cè)單元；其中，第一相干耦合后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第一頻率，第二相干耦合后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第二頻率，第一頻率大于第二頻率；

本振單元，用于產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)發(fā)送給相干耦合單元；

參考光平衡探測(cè)單元，用于對(duì)第一相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第一電信號(hào)，并將第一電信號(hào)傳輸給載波恢復(fù)單元；

量子光平衡探測(cè)單元，用于對(duì)第二相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第二電信號(hào)，并將第二電信號(hào)傳輸給密鑰恢復(fù)單元；

載波恢復(fù)單元，用于從第一電信號(hào)中確定出本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息；

密鑰恢復(fù)單元，用于根據(jù)接收到的相位頻率信息，從第二電信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。

由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；即由于參考光信號(hào)中包括的脈沖的頻率較大，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)整則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

可選地，參考光平衡探測(cè)單元的帶寬，高于量子光平衡探測(cè)單元的帶寬；參考光平衡探測(cè)單元的增益，低于量子光平衡探測(cè)單元的增益。如此，則可使得參考光平衡探測(cè)單元對(duì)參考光信號(hào)的脈沖的增益做到最優(yōu)，且并不影響量子光平衡探測(cè)單元對(duì)量子光信號(hào)的探測(cè)。

可選地，傳輸光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用；

相干耦合單元包括偏振分光單元，以及與偏振分光單元連接的第一子相干耦合單元和第二子相干耦合單元，第一子相干耦合單元連接參考光平衡探測(cè)單元，第二子相干耦合單元連接量子光平衡探測(cè)單元；

本振單元，用于產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)分為第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)；將第一子本振光信號(hào)發(fā)送給第一子相干耦合單元；將第二子本振光信號(hào)發(fā)送給第二子相干耦合單元；

偏振分光單元，用于通過(guò)偏振分光處理，將傳輸光信號(hào)分為包括參考光信號(hào)的第一分光處理后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二分光處理后光信號(hào)；

第一子相干耦合單元，用于使用第一子本振光信號(hào)對(duì)第一分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第一相干耦合后光信號(hào)；

第二子相干耦合單元，用于使用第二子本振光信號(hào)對(duì)第二分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第二相干耦合后光信號(hào)。

可選地，本振單元包括本振分光單元，以及與本振分光單元連接的第一本振調(diào)制單元和第二本振調(diào)制單元，第一本振調(diào)制單元連接第一子相干耦合單元；第二本振調(diào)制單元連接第二子相干耦合單元；

本振分光單元，用于將產(chǎn)生的本振光信號(hào)分為第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)，并將第三子本振光信號(hào)發(fā)送給第一本振調(diào)制單元，將第四子本振光信號(hào)發(fā)送給第二本振調(diào)制單元；第三子本振光信號(hào)和第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，第四子本振光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致；

第一本振調(diào)制單元，用于對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第一子本振光信號(hào)；第一光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第一頻率；

第二本振調(diào)制單元，用于對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)；并根據(jù)相位頻率信息對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第二子本振光信號(hào)；第二光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第二頻率。

可選地，第一本振調(diào)制單元，還用于：

對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第一子本振光信號(hào)中的脈沖與第一分光處理后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；以使第一本振調(diào)制單元對(duì)在時(shí)域上延遲的第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制；

第二本振調(diào)制單元，還用于：

對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第二子本振光信號(hào)中的脈沖與第二分光處理后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；以使第二本振調(diào)制單元對(duì)在時(shí)域上延遲的第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制。

可選地，參考光平衡探測(cè)單元，還用于對(duì)第一電信號(hào)進(jìn)行同相正交iq探測(cè)，并將進(jìn)行了iq探測(cè)的第一電信號(hào)傳輸給載波恢復(fù)單元；

載波恢復(fù)單元，還用于從進(jìn)行了iq探測(cè)的第一電信號(hào)中解調(diào)出調(diào)制在參考 光信號(hào)上的經(jīng)典信息。如此，則可提高參考光信號(hào)的利用率，進(jìn)而提高在量子密鑰分配過(guò)程中信息的發(fā)送效率。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種量子密鑰分配方法，包括：

發(fā)送裝置對(duì)產(chǎn)生的光信號(hào)進(jìn)行分光處理，得到第一光信號(hào)和第二光信號(hào)；

發(fā)送裝置對(duì)第一光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到參考光信號(hào)；

發(fā)送裝置對(duì)第二光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖信號(hào)；并對(duì)第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到量子光信號(hào)；第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；

發(fā)送裝置對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置。

由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；即由于參考光信號(hào)中包括的脈沖的頻率較大，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)整則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

可選地，發(fā)送裝置對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，包括:

將接收到的參考光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度；對(duì)接收到的量子光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)；

或者，

將接收到的量子光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度；對(duì)接收到的參考光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度的量子光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待發(fā)送的傳輸光信號(hào)。

可選地，發(fā)送裝置對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)之前，還用于：

將經(jīng)典信息調(diào)制于第一光脈沖信號(hào)上，以使參考光信號(hào)中包括經(jīng)典信息。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種量子密鑰分配方法，包括：

接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，對(duì)接收到的包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的傳輸光信號(hào)進(jìn)行分光處理，并根據(jù)本振光信號(hào)對(duì)進(jìn)行分光處理后的傳輸光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，得到包括參考光信號(hào)的第一相干耦合后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二相干耦合后光信號(hào)；其中，第一相干耦合后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第一頻率，第二相干耦合后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第二頻率，第一頻率大于第二頻率；

接收裝置對(duì)第一相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第一電信號(hào)；對(duì)第二相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第二電信號(hào)；

接收裝置從第一電信號(hào)中確定出本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息；根據(jù)相位頻率信息，從第二電信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。

由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；即由于參考光信號(hào)中包括的脈沖的頻率較大，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)整則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì) 更加準(zhǔn)確。

可選地，傳輸光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用；

接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，對(duì)接收到的包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的傳輸光信號(hào)進(jìn)行分光處理，并根據(jù)本振光信號(hào)對(duì)進(jìn)行分光處理后的傳輸光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，得到包括參考光信號(hào)的第一相干耦合后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二相干耦合后光信號(hào)，包括：

接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)分為第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)；

接收裝置通過(guò)偏振分光處理，將傳輸光信號(hào)分為包括參考光信號(hào)的第一分光處理后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二分光處理后光信號(hào)；

接收裝置使用第一子本振光信號(hào)對(duì)第一分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第一相干耦合后光信號(hào)；使用第二子本振光信號(hào)對(duì)第二分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第二相干耦合后光信號(hào)。

可選地，接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)分為第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)，包括；

接收裝置將產(chǎn)生的本振光信號(hào)分為第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)；第三子本振光信號(hào)和第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，第四子本振光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致；

接收裝置對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第一子本振光信號(hào)；第一光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第一頻率；

接收裝置對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)；并根據(jù)相位頻率信息對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第二子本振光信號(hào)；第二光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第二頻率。

可選地，接收裝置對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)之后，對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制之前，還包括：

對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第一子本振光信號(hào)中的脈沖與第一分光處理后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；

接收裝置對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)之后，對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制之前，還包括：

對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第二子本振光信號(hào)中的脈沖與第二分光處理后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)。

可選地，接收裝置對(duì)第一相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第一電信號(hào)之后，還包括：

對(duì)第一電信號(hào)進(jìn)行同相正交iq探測(cè)，并從進(jìn)行了iq探測(cè)的第一電信號(hào)中解調(diào)出調(diào)制在參考光信號(hào)上的經(jīng)典信息。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)產(chǎn)生的光信號(hào)進(jìn)行分光處理，將得到的第一光信號(hào)和第二光信號(hào)分別進(jìn)行斬波處理得到第一光脈沖信號(hào)和第二光脈沖信號(hào)，進(jìn)而對(duì)第一光脈沖信號(hào)和第二光脈沖信號(hào)分別進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)；第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置?？梢?jiàn)，一方面，無(wú)需對(duì)發(fā)送裝置和接收裝置的兩路光纖長(zhǎng)度差進(jìn)行嚴(yán)格的等長(zhǎng)控制，降低了技術(shù)難度，實(shí)現(xiàn)了更加簡(jiǎn)單的在量子密鑰分配過(guò)程中恢復(fù)出原始密鑰的目的。

進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；即由于參考光信號(hào)中包括的脈沖的頻率較大，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行 相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)整則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)要介紹。

圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中提供的一種量子密鑰分配適用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b為本發(fā)明實(shí)施例適用的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1c為本發(fā)明實(shí)施例適用的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種傳輸光信號(hào)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2c為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2d為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2e為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2f為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3c為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種量子密鑰分配方法的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種量子密鑰分配方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例中，接收裝置包括于接收裝置中，用于在接收裝置側(cè)通過(guò)更加簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確的方法，從接收到的量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。接收裝置包括但不限于基站、站控制器、接入點(diǎn)(accesspoint，簡(jiǎn)稱ap)、或任何其它類型的能夠在無(wú)線環(huán)境中工作的接口裝置。

圖1b示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例適用的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖1c示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例適用的另一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1b所示，本發(fā)明實(shí)施例適用的系統(tǒng)架構(gòu)中節(jié)點(diǎn)a僅包括發(fā)送裝置1101，節(jié)點(diǎn)b僅包括接收裝置1102。此系統(tǒng)架構(gòu)稱為單向系統(tǒng)架構(gòu)。節(jié)點(diǎn)a處的發(fā)送裝置1101將原始密鑰攜帶于量子光信號(hào)中，并發(fā)送給接收裝置1102，接收裝置1102從該量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰，進(jìn)而發(fā)送裝置1101和接收裝置1102從原始密鑰中通過(guò)協(xié)商確定出最終量子密鑰。進(jìn)一步，節(jié)點(diǎn)a處的發(fā)送裝置1101接收輸入的業(yè)務(wù)信息，使用最終量子密鑰對(duì)業(yè)務(wù)信息進(jìn)行加密過(guò)程，得到一個(gè)加密信號(hào)，向接收裝置1102發(fā)送該加密信號(hào)。接收裝置1102接收到該加密信號(hào)之后，使用相同的最終量子密鑰進(jìn)行解密過(guò)程，將該業(yè)務(wù)信息解密并輸出，并通過(guò)經(jīng)典信道向發(fā)送裝置1101發(fā)送信息。

具體實(shí)施中，業(yè)務(wù)通常是雙向的，比如語(yǔ)音、視頻通話等業(yè)務(wù)。在雙向進(jìn)行的業(yè)務(wù)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要加密和解密處理，相應(yīng)地每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要一套qkd系統(tǒng)。如圖1c所示，本發(fā)明實(shí)施例適用的系統(tǒng)架構(gòu)中節(jié)點(diǎn)a包括發(fā)送裝置1201和接收裝置1203。節(jié)點(diǎn)b包括接收裝置1202和發(fā)送裝置1204。發(fā)送裝置1201 和接收裝置1202是一對(duì)，發(fā)送裝置1204和接收裝置1203是一對(duì)。此系統(tǒng)架構(gòu)稱為雙向系統(tǒng)架構(gòu)。該系統(tǒng)架構(gòu)下可實(shí)現(xiàn)多種信息傳輸方式，以發(fā)送裝置1201和接收裝置1202這一對(duì)為例進(jìn)行介紹，比如：

節(jié)點(diǎn)a處的發(fā)送裝置1201將原始密鑰攜帶于量子光信號(hào)中，并發(fā)送給接收裝置1202，接收裝置1202從該量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰，進(jìn)而發(fā)送裝置1201和接收裝置1202從原始密鑰中通過(guò)協(xié)商確定出最終量子密鑰。

節(jié)點(diǎn)a處的發(fā)送裝置1201使用最終量子密鑰對(duì)接收到的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行加密，進(jìn)而向節(jié)點(diǎn)b處的接收裝置1202發(fā)送該加密后的業(yè)務(wù)信息。接收裝置1202使用相同的最終量子密鑰進(jìn)行解密，并輸出該業(yè)務(wù)信息。接收裝置1202通過(guò)經(jīng)典信道向發(fā)送裝置1201發(fā)送信息。或者接收裝置1202通過(guò)發(fā)送裝置1204和接收裝置1203向發(fā)送裝置1201反饋信息。

本發(fā)明實(shí)施例適用于qkd技術(shù)。qkd技術(shù)包括離散變量量子密鑰分配(discretevariable-quantumkeydistribution，簡(jiǎn)稱dv-qkd)和連續(xù)變量量子密鑰分配(continuousvariable-quantumkeydistribution，簡(jiǎn)稱cv-qkd)。cv-qkd由于其不需要工作于低溫的單光子探測(cè)器，因而在工程中受到了更廣泛的應(yīng)用，因此本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選地適用于cv-qkd技術(shù)。本發(fā)明實(shí)施例中以自參考連續(xù)變量量子密鑰分配系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

本發(fā)明實(shí)施例中所提到的相干耦合、光電轉(zhuǎn)換和放大都是相干探測(cè)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。本發(fā)明實(shí)施例中，相干探測(cè)的工作原理具體為：發(fā)送裝置采用外調(diào)制方式將信號(hào)調(diào)制到光載波上進(jìn)行傳輸。當(dāng)發(fā)送裝置的傳輸光信號(hào)傳輸至接收裝置時(shí)，接收裝置將接收到的傳輸光信號(hào)與一個(gè)本振光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，然后由平衡探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，也可描述為使用平衡接收機(jī)進(jìn)行探測(cè)。相干光通信根據(jù)本振光信號(hào)的頻率與傳輸光信號(hào)的頻率不等或相等，可分為外差檢測(cè)和零差檢測(cè)。

基于上述系統(tǒng)架構(gòu)，以及現(xiàn)有技術(shù)中的量子密鑰分配技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題，發(fā)展出了一種自參考連續(xù)變量量子密鑰分配技術(shù)，該技術(shù)中，接收裝置產(chǎn)生本 振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)和發(fā)送裝置發(fā)送過(guò)來(lái)的量子光信號(hào)做平衡探測(cè)，為了能夠準(zhǔn)確恢復(fù)出原始密鑰，需要發(fā)送裝置額外發(fā)送一種參考光信號(hào)用于估算量子光信號(hào)的相位頻率信息，但是這種估算存在誤差，會(huì)對(duì)恢復(fù)最終密鑰產(chǎn)生影響。

具體來(lái)說(shuō)，該解決方案為：

發(fā)送裝置向接收裝置發(fā)送傳輸光信號(hào)，傳輸光信號(hào)中包括時(shí)分復(fù)用的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)。接收裝置接收到該傳輸光信號(hào)之后，接收裝置本地產(chǎn)生一個(gè)本振光信號(hào)，并使用該本振光信號(hào)對(duì)接收到的傳輸光信號(hào)進(jìn)行相干探測(cè)，該過(guò)程僅使用一個(gè)平衡接收機(jī)。為了保證接收裝置產(chǎn)生的本振光信號(hào)和傳輸光信號(hào)的量子光信號(hào)之間仍然有穩(wěn)定的干涉，則傳輸光信號(hào)中包括的相鄰兩個(gè)量子光信號(hào)之間需要引入一個(gè)光強(qiáng)較強(qiáng)的參考光信號(hào)。接收裝置從量子光信號(hào)之間的參考光信號(hào)中確定出該參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位信息，進(jìn)而使接收裝置根據(jù)相位信息實(shí)現(xiàn)測(cè)量基的隨機(jī)選擇，并進(jìn)而從量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰信息。

上述方案中接收裝置確定本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息的基本原理為：參考光信號(hào)的脈沖和相鄰的量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上非常接近，且參考光信號(hào)的脈沖和量子光信號(hào)的脈沖都經(jīng)過(guò)了同一段信道傳輸，因此可以近似地認(rèn)為參考光信號(hào)的脈沖在傳輸過(guò)程中由于發(fā)生變化所產(chǎn)生的相位頻率信息和相鄰的量子光信號(hào)的脈沖由于發(fā)生變化所產(chǎn)生的相位頻率信息一致，或者認(rèn)為某個(gè)量子光信號(hào)的脈沖的前后兩個(gè)參考光信號(hào)的脈沖在傳輸過(guò)程中由于發(fā)生變化所產(chǎn)生的相位頻率信息的平均值與量子光信號(hào)的脈沖由于發(fā)生變化所產(chǎn)生的相位頻率信息一致。因此，接收裝置可根據(jù)探測(cè)出的本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息，估算量子光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)量子光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而使用調(diào)整后的本振光信號(hào)對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，并從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰信息。

申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，該解決方案中，一方面，為了從傳輸光信號(hào)的量子光信號(hào)中恢復(fù)出高增益的信號(hào)，進(jìn)而恢復(fù)出更加準(zhǔn)確的原始密鑰，則用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)的平衡接收機(jī)是工作在較低的帶寬下，由于該平衡接收機(jī)還需要對(duì)參考光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，因此，此時(shí)，為了能夠從量子光信號(hào)中恢復(fù)出高增益的信號(hào)則需要對(duì)傳輸光信號(hào)中包括的傳輸光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率進(jìn)行限制，即傳輸光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率不會(huì)調(diào)高，比如通?？蔀?0mhz量級(jí)。

另一方面，又由于接受裝置產(chǎn)生的本振光信號(hào)和傳輸光信號(hào)畢竟不是同一個(gè)激光器產(chǎn)生的，兩者之間還是會(huì)存在一個(gè)頻率差，該頻率差會(huì)對(duì)接收裝置根據(jù)傳輸光信號(hào)的參考光信號(hào)和本振光信號(hào)的平衡探測(cè)結(jié)果所估算出的傳輸光信號(hào)的量子光信號(hào)和本振光信號(hào)的相位頻率信息造成影響，進(jìn)而得到不夠準(zhǔn)確的相位頻率信息。為了使得該頻率差對(duì)相位頻率信息的影響降低到可以忽略，此時(shí)需要保證傳輸光信號(hào)中包括的傳輸光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率大于某一個(gè)閾值，比如大于100mhz。

可見(jiàn)，上述解決方案中，為了從傳輸光信號(hào)的量子光信號(hào)中恢復(fù)出高增益的信號(hào)，進(jìn)而恢復(fù)出更加準(zhǔn)確的原始密鑰，需要對(duì)傳輸光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率進(jìn)行限制；而為了使得該頻率差對(duì)相位頻率信息的影響降低到可以忽略，此時(shí)需要保證傳輸光信號(hào)的出現(xiàn)頻率大于某一個(gè)閾值。此種矛盾使得對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)的平衡接收機(jī)的工作性能不是最佳，而且探測(cè)出的結(jié)果的準(zhǔn)確度也隨之降低。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供種量子密鑰分配方法及發(fā)送裝置、接收裝置，一方面，該方案無(wú)需對(duì)發(fā)送裝置和接收裝置的兩路光纖長(zhǎng)度差進(jìn)行嚴(yán)格的等長(zhǎng)控制，降低了技術(shù)難度，實(shí)現(xiàn)了更加簡(jiǎn)單的在量子密鑰分配過(guò)程中恢復(fù)出原始密鑰的目的。進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；即由于參考光信號(hào)中包括的脈沖的頻率較大，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間 的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)整則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

可選地，本發(fā)明實(shí)施例中的相位頻率信息可包括本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位差和頻率差等信息。

圖2a示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

基于上述系統(tǒng)架構(gòu)以及相關(guān)論述，如圖2a所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置包括光信號(hào)產(chǎn)生單元2101，與光信號(hào)產(chǎn)生單元2101連接的第一調(diào)制單元2102和第二調(diào)制單元2103，以及同時(shí)與第一調(diào)制單元2102和第二調(diào)制單元2103連接的耦合單元2104，耦合單元2104最終向接收裝置輸出傳輸光信號(hào)：

光信號(hào)產(chǎn)生單元2101，用于對(duì)產(chǎn)生的連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行分光處理，得到第一光信號(hào)和第二光信號(hào)；并將第一光信號(hào)發(fā)送給第一調(diào)制單元2102，將第二光信號(hào)發(fā)送給第二調(diào)制單元2103；

第一調(diào)制單元2102，用于對(duì)第一光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到參考光信號(hào)，將參考光信號(hào)發(fā)送給耦合單元2104；

第二調(diào)制單元2103，用于對(duì)第二光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖信號(hào)；并對(duì)第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到量子光信號(hào)，將量子光信號(hào)發(fā)送給耦合單元2104；第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；

耦合單元2104，用于對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給 接收裝置。

由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率，因此傳輸光信號(hào)中參考光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率大于量子光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率。

圖2b示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種傳輸光信號(hào)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2b所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間軸2501，縱坐標(biāo)分別為x偏振態(tài)上的光強(qiáng)度2502和y偏振態(tài)上的光強(qiáng)度2505。在y偏振態(tài)上發(fā)送參考光信號(hào)2504，在y偏振態(tài)上發(fā)送量子光信號(hào)2503。參考光信號(hào)2504的脈沖的頻率大于量子光信號(hào)2503的脈沖的頻率，由于頻率是周期的倒數(shù)，因此參考光信號(hào)的周期2507小于量子光信號(hào)的周期2506。在圖2a中，傳輸光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)和參考光信號(hào)偏振復(fù)用且時(shí)分復(fù)用。

耦合單元2104對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用且時(shí)分復(fù)用的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置。傳輸光信號(hào)中參考光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率大于量子光信號(hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率。

可選地，當(dāng)傳輸光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用且時(shí)分復(fù)用時(shí)，耦合單元2104可包括多種結(jié)構(gòu)形式，本發(fā)明實(shí)施例中提供以下兩種可選地實(shí)施方式。在不同的實(shí)施方式中，耦合單元2104的具體結(jié)構(gòu)形式如下描述。

圖2c示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2c所示，耦合單元2104包括包括與第一調(diào)制單元2102連接的偏振旋轉(zhuǎn)單元2202，以及同時(shí)與偏振旋轉(zhuǎn)單元2202和第二調(diào)制單元2103連接的偏振耦合單元2201?？蛇x地，偏振旋轉(zhuǎn)單元2202的一種可選地的結(jié)構(gòu)形式為：偏振旋轉(zhuǎn)單元2202包括與第一調(diào)制單元2102連接的偏振分束器2203，偏振分束器2203連接法拉第反射鏡2204以及偏振耦合單元2201?？蛇x地，偏振耦合單元可為偏振合束器。

如圖2c所示，耦合單元2104包括與第一調(diào)制單元2102連接的偏振旋轉(zhuǎn)單 元2202，以及同時(shí)與偏振旋轉(zhuǎn)單元2202和第二調(diào)制單元2103連接的偏振耦合單元2201；偏振旋轉(zhuǎn)單元2202，用于將接收到的參考光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)發(fā)送給偏振耦合單元2201；偏振耦合單元2201，用于對(duì)接收到的量子光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置。

圖2d示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2d所示，耦合單元2104包括與第二調(diào)制單元2103連接的偏振旋轉(zhuǎn)單元2202，以及同時(shí)與偏振旋轉(zhuǎn)單元2202和第一調(diào)制單元2102連接的偏振耦合單元2201?？蛇x地，偏振旋轉(zhuǎn)單元2202的一種可選地的結(jié)構(gòu)形式為：偏振旋轉(zhuǎn)單元2202包括與第二調(diào)制單元2103連接的偏振分束器2203，偏振分束器2203連接法拉第反射鏡2204以及偏振耦合單元2201。

如圖2d所示，偏振旋轉(zhuǎn)單元2202，用于將接收到的量子光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度的量子光信號(hào)發(fā)送給偏振耦合單元2201；偏振耦合單元2201，用于對(duì)接收到的參考光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度的量子光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待發(fā)送的傳輸光信號(hào)，并將傳輸光信號(hào)發(fā)送給接收裝置。

為了更清楚的介紹本發(fā)明實(shí)施例，圖2e示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例中一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2e所示，光信號(hào)產(chǎn)生單元2101包括激光器2301，以及與激光器2301連接的分束器2302；分束器2302連接第一調(diào)制單元2102的第一脈沖調(diào)制器2303，分束器2302還連接第二調(diào)制單元2103的第二脈沖調(diào)制器2307，第一脈沖調(diào)制器2303連接第一振幅調(diào)制器2304，第一振幅調(diào)制器2304連接第一相位調(diào)制器2305，第一相位調(diào)制器2305連接第一可調(diào)衰減器2306；第二脈沖調(diào)制器2307連接第二振幅調(diào)制器2308，第二振幅調(diào)制器2308連接第二相位調(diào)制器2309，第二相位調(diào)制器2309連接第二可調(diào)衰減器2310；基于上述圖2c所示的一種耦合單元2104的結(jié)構(gòu)形式，在圖2e中， 第一可調(diào)衰減器2306連接偏振旋轉(zhuǎn)單元2202中的偏振分束器2203，偏振分束器2203同時(shí)連接法拉第反射鏡2204和偏振耦合單元2201；第二可調(diào)衰減器2310連接偏振耦合單元2201。

結(jié)合圖2e對(duì)發(fā)送裝置的工作原理進(jìn)行更加詳細(xì)的介紹。

如圖2e所示，激光器2301光源發(fā)出連續(xù)光，比如1550nm的連續(xù)光；激光器2301發(fā)出的連續(xù)光進(jìn)入分束器2302被進(jìn)行分光處理，得到第一光信號(hào)和第二光信號(hào)，并將第一光信號(hào)發(fā)送給第一調(diào)制單元2102的第一脈沖調(diào)制器2303，將第二光信號(hào)發(fā)送給第二調(diào)制單元2103的第二脈沖調(diào)制器2307。

第一脈沖調(diào)制器2303對(duì)接收到到的第一光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，形成脈沖具有一定重復(fù)頻率的第一光脈沖信號(hào)；并通過(guò)第一振幅調(diào)制器2304對(duì)第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行振幅調(diào)制，通過(guò)第一相位調(diào)制器2305對(duì)進(jìn)行振幅調(diào)制后的第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，在將進(jìn)行過(guò)振幅和相位調(diào)制的第一光脈沖信號(hào)通過(guò)第一可調(diào)衰減器2306進(jìn)行衰減，得到參考光信號(hào)，將參考光信號(hào)發(fā)送給耦合單元2104?？蛇x地，第一脈沖調(diào)制器2303生成第一光脈沖信號(hào)之后，也可先通過(guò)第一可調(diào)衰減器2306對(duì)第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減，之后再對(duì)其進(jìn)行振幅和相位的調(diào)制，最終得到量子光信號(hào)。

第二脈沖調(diào)制器2307對(duì)接收到到的第二光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，形成脈沖具有一定重復(fù)頻率的第二光脈沖信號(hào)；并通過(guò)第二振幅調(diào)制器2308對(duì)第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行振幅調(diào)制，通過(guò)第二相位調(diào)制器2309對(duì)進(jìn)行振幅調(diào)制后的第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，在將進(jìn)行過(guò)振幅和相位調(diào)制的第二光脈沖信號(hào)通過(guò)第二可調(diào)衰減器2310進(jìn)行衰減，得到量子光信號(hào)，將量子光信號(hào)發(fā)送給耦合單元2104?？蛇x地，第二脈沖調(diào)制器2307生成第二光脈沖信號(hào)之后，也可先通過(guò)第二可調(diào)衰減器2310對(duì)第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減，之后再對(duì)其進(jìn)行振幅和相位的調(diào)制，最終得到參考光信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，第一脈沖調(diào)制器2303和第二脈沖調(diào)制器2307中的參數(shù)可預(yù)先約定，以使第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中 包括的脈沖的頻率。

第一可調(diào)衰減器2306將參考光信號(hào)發(fā)送至偏振分束器2203，偏振分束器2203和法拉第反射鏡2204組合使用，將接收到的參考光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度，第一角度可為90度，另一方面，由于此時(shí)第一可調(diào)衰減器2306輸出的參考光信號(hào)相比于第二可調(diào)衰減器2310輸出的量子光信號(hào)多走了一段路程，因此，參考光信號(hào)從偏振分束器2203進(jìn)入到偏振耦合單元2201的參考光信號(hào)比直接從第二可調(diào)衰減器2310進(jìn)入到偏振耦合單元2201的量子光信號(hào)多了一段時(shí)延。偏振分束器2203將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)發(fā)送給偏振耦合單元2201；

偏振耦合單元2201，用于對(duì)接收到的量子光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置。

偏振耦合單元2201接收旋轉(zhuǎn)了第一角度的參考光信號(hào)，以及未旋轉(zhuǎn)的量子光信號(hào)，偏振耦合單元2201將旋轉(zhuǎn)了第一角度的參考光信號(hào)偏振正交地和未旋轉(zhuǎn)的量子光信號(hào)混合入一個(gè)光纖通道進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用?？蛇x地，還可控制參考光信號(hào)相比于量子光信號(hào)的時(shí)間延遲，比如通過(guò)第一可調(diào)衰減器2306與偏振耦合單元2201之間的光纖或者偏振旋轉(zhuǎn)單元2202進(jìn)行控制，以使參考光信號(hào)的脈沖與量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)間上均勻錯(cuò)開(kāi)，如此可盡量降低參考光信號(hào)和量子光信號(hào)在同一個(gè)光纖通道中進(jìn)行傳輸時(shí)彼此之間的串?dāng)_。

可選地，本發(fā)明實(shí)施例中，參考光信號(hào)僅僅用于使接收裝置確定出本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息，為了提高量子密鑰分配過(guò)程的信息傳輸效率，可選地，本發(fā)明實(shí)施例中第二調(diào)制單元2103，將經(jīng)典信息調(diào)制于第一光脈沖信號(hào)上，以使參考光信號(hào)中包括經(jīng)典信息。經(jīng)典信息為量子密鑰分配過(guò)程中的一些不需要保密的信息，如此，則提高了信息傳輸效率。

圖2f示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例中一種用于量子密鑰分配的發(fā)送裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖，如圖2f所示，第一調(diào)制單元2102中包括與分束器連接的第一脈沖調(diào)制器2303，以及與第一脈沖調(diào)制器2303連接的同相正交調(diào)制器，與同相正交調(diào)制器連接的第一可調(diào)衰減器2306，第一可調(diào)衰減器2306與耦合單元2104連接。

如圖2f所示，第一脈沖調(diào)制器2303輸出的第一光脈沖信號(hào)進(jìn)入同相正交(in-phasequadrature，簡(jiǎn)稱iq)調(diào)制器，同相正交調(diào)制器采用傳統(tǒng)正交相移鍵控(quadraturephaseshiftkeyin，簡(jiǎn)稱qpsk)的調(diào)制方式對(duì)第一可調(diào)衰減器2306進(jìn)行四相調(diào)制，將需要編碼的經(jīng)典信息調(diào)制到參考光信號(hào)上。

從上述內(nèi)容可看出，本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)制則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

圖3a示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

基于上述系統(tǒng)架構(gòu)以及相同構(gòu)思，如圖3a所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種接收裝置，包括相干耦合單元3101，以及與相干耦合單元3101連接的參考光平衡探測(cè)單元3102和量子光平衡探測(cè)單元3103，與參考光平衡探測(cè)單元3102連接的載波恢復(fù)單元3104，與量子光平衡探測(cè)單元3103連接的密鑰恢復(fù)單元3105，相干耦合單元還連接本振單元3201，本振單元3201與載波恢復(fù)單元3104連接；

相干耦合單元3101，用于對(duì)接收到的包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的傳輸光信號(hào)進(jìn)行分光處理，并根據(jù)本振光信號(hào)對(duì)進(jìn)行分光處理后的傳輸光信號(hào)進(jìn)行 相干耦合，得到包括參考光信號(hào)的第一相干耦合后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二相干耦合后光信號(hào)；并將第一相干耦合后光信號(hào)發(fā)送給參考光平衡探測(cè)單元3102，將第二相干耦合后光信號(hào)發(fā)送給量子光平衡探測(cè)單元3103；其中，第一相干耦合后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第一頻率，第二相干耦合后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第二頻率，第一頻率大于第二頻率；

本振單元3201，用于產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)發(fā)送給相干耦合單元3101；

參考光平衡探測(cè)單元3102，用于對(duì)第一相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第一電信號(hào)，并將第一電信號(hào)傳輸給載波恢復(fù)單元3104；

量子光平衡探測(cè)單元3103，用于對(duì)第二相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第二電信號(hào)，并將第二電信號(hào)傳輸給密鑰恢復(fù)單元3105；

載波恢復(fù)單元3104，用于從第一電信號(hào)中確定出本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息；

密鑰恢復(fù)單元3105，用于根據(jù)接收到的相位頻率信息，從第二電信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。

具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例中密鑰恢復(fù)單元3105根據(jù)接收到的相位頻率信息，從第二電信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰的工作原理為：經(jīng)過(guò)探測(cè)得到參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，比如相位差，之后根據(jù)參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算出量子光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而使用量子光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制相位補(bǔ)償，之后使用調(diào)制后的本振光信號(hào)與量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，并從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。

由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈 沖的頻率，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小。舉個(gè)例子，比如每2秒鐘一個(gè)參考光信號(hào)的脈沖，每20秒一個(gè)量子光信號(hào)的脈沖，此時(shí)由于參考光信號(hào)和量子光信號(hào)時(shí)分復(fù)用，因此量子光信號(hào)的脈沖應(yīng)該位于兩個(gè)相鄰參考光信號(hào)的脈沖之間，兩個(gè)相鄰參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔為2秒，因此量子光信號(hào)與該量子光信號(hào)相鄰的參考光信號(hào)的時(shí)間間隔可為1秒?？煽闯觯瑓⒖脊庑盘?hào)的脈沖的出現(xiàn)頻率越高，相鄰參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔越短，此時(shí)量子光信號(hào)與其相鄰的參考光信號(hào)之間的時(shí)間間隔也越短。進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)制則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

由于本發(fā)明實(shí)施例中分別使用了參考光平衡探測(cè)單元3102和量子光平衡探測(cè)單元3103，因此，可通過(guò)參考光平衡探測(cè)單元3102對(duì)傳輸光信號(hào)中的參考光信號(hào)進(jìn)行相干探測(cè)，可通過(guò)量子光平衡探測(cè)單元3103對(duì)傳輸光信號(hào)中的量子光信號(hào)進(jìn)行相干探測(cè)，進(jìn)而可對(duì)參考光平衡探測(cè)單元3102和量子光平衡探測(cè)單元3103的參數(shù)分別進(jìn)行設(shè)置?？蛇x地，參考光平衡探測(cè)單元3102的帶寬，高于量子光平衡探測(cè)單元3103的帶寬；參考光平衡探測(cè)單元3102的增益，低于量子光平衡探測(cè)單元3103的增益。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，傳輸光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用；比如，圖2b所示的傳輸光的結(jié)構(gòu)圖所示。此時(shí)，圖3b示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3b所示，相干耦合單元3101包括偏振分光單元5401，以及與偏振分光單元5401連接的第一子相干耦合單元5502和第二子相干耦合單元5503，第一子相干耦合單元5502連接參考光平衡探測(cè)單元3102，第二子相干耦合單元5503連接量子 光平衡探測(cè)單元3103。

本振單元3201，用于產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)分為第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)；將第一子本振光信號(hào)發(fā)送給第一子相干耦合單元5502；將第二子本振光信號(hào)發(fā)送給第二子相干耦合單元5503；

偏振分光單元5401，用于通過(guò)偏振分光處理，將傳輸光信號(hào)分為包括參考光信號(hào)的第一分光處理后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二分光處理后光信號(hào)；

第一子相干耦合單元5502，用于使用第一子本振光信號(hào)對(duì)第一分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第一相干耦合后光信號(hào)；

第二子相干耦合單元5503，用于使用第二子本振光信號(hào)對(duì)第二分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第二相干耦合后光信號(hào)。

圖3b還示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例中本振單元3201的一種可能的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3b所示，本振單元3201包括本振分光單元4501，以及與本振分光單元4501連接的第一本振調(diào)制單元4502和第二本振調(diào)制單元4503，第一本振調(diào)制單元4502連接第一子相干耦合單元5502；第二本振調(diào)制單元4503連接第二子相干耦合單元5503；可選地，本振分光單元4501可為偏振分束器4401；

本振分光單元4501，用于將產(chǎn)生的本振光信號(hào)分為第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)，并將第三子本振光信號(hào)發(fā)送給第一本振調(diào)制單元4502，將第四子本振光信號(hào)發(fā)送給第二本振調(diào)制單元4503；第三子本振光信號(hào)和第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，第四子本振光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致；

第一本振調(diào)制單元4502，用于對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第一子本振光信號(hào)；第一光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第一頻率；

第二本振調(diào)制單元4503，用于對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)；并根據(jù)接收到的相位頻率信息對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第二子本振光信號(hào)；第二光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率 為第二頻率。

可選地，本振光信號(hào)包括用于對(duì)傳輸光信號(hào)中的參考光信號(hào)進(jìn)行擬合的第一本振光信號(hào)，以及用于對(duì)傳輸光信號(hào)中的量子光信號(hào)進(jìn)行擬合的第二本振光信號(hào)；第一本振光信號(hào)的相位為預(yù)設(shè)的固定相位值；第二本振光信號(hào)的相位為為通過(guò)載波恢復(fù)單元確定出的相位頻率信息之后所計(jì)算出的用于選擇測(cè)量基的兩個(gè)相位值中的隨機(jī)一個(gè)。

可選地，第一本振調(diào)制單元4502，還用于：

對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第一子本振光信號(hào)中的脈沖與第一分光處理后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；并對(duì)在時(shí)域上延遲的第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制；

第二本振調(diào)制單元4503，還用于：

對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第二子本振光信號(hào)中的脈沖與第二分光處理后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；并對(duì)在時(shí)域上延遲的第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制。

如圖3b所示，可選地，相干耦合單元3101還連接偏振控制單元3301。具體來(lái)說(shuō)，發(fā)送裝置通過(guò)光纖向接收裝置傳輸一個(gè)傳輸光信號(hào)，該傳輸光信號(hào)先進(jìn)入到偏振控制單元3301中，進(jìn)入到該偏振控制單元3301之前的傳輸光信號(hào)的偏振狀態(tài)是實(shí)時(shí)變化的，此時(shí)，通過(guò)偏振控制單元3301，可實(shí)時(shí)跟蹤并調(diào)整該傳輸光信號(hào)的偏振狀態(tài)，以使輸出至相干耦合單元3101的傳輸光信號(hào)中的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)之間仍然是確定的正交偏振狀態(tài)?？蛇x地，偏振控制單元3301可為動(dòng)態(tài)偏振控制器。

如圖3b所示，載波恢復(fù)單元3104包括與參考光平衡探測(cè)單元3102連接的第一adc單元3302，和與第一adc單元3302連接的第一處理單元3303。密鑰恢復(fù)單元3105包括與量子光平衡探測(cè)單元3103連接的第二adc單元3304，和與第二adc單元3304連接的第二處理單元3305。

第一adc單元3302，用于接收第一電信號(hào)，并對(duì)第一電信號(hào)進(jìn)行采樣量化， 得到參考信號(hào)采樣序列，并將參考信號(hào)采樣序列發(fā)送給第一處理單元3303；第一相干耦合后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)在對(duì)應(yīng)的第一電信號(hào)中對(duì)應(yīng)的電信號(hào)幅值處于第一adc單元3302的第一預(yù)設(shè)幅值范圍內(nèi)；

第一處理單元3303，根據(jù)接收到的參考信號(hào)采樣序列，確定出本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息，并將相位頻率信息發(fā)送給第二本振調(diào)制單元4503。

第二adc單元3304，用于接收第二電信號(hào)，并對(duì)第二電信號(hào)進(jìn)行采樣量化，得到量子信號(hào)采樣序列，并將量子信號(hào)采樣序列發(fā)送給第二處理單元3305；每個(gè)第二相干耦合后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)在對(duì)應(yīng)的第二電信號(hào)中對(duì)應(yīng)的電信號(hào)幅值處于第二adc單元3304的第二預(yù)設(shè)幅值范圍內(nèi)；

第二處理單元3305，根據(jù)接收到的量子信號(hào)采樣序列恢復(fù)出原始密鑰。

具體實(shí)施中，第一adc單元3302可包括一個(gè)或多個(gè)adc，第二adc單元3304可包括一個(gè)或多個(gè)adc。第一adc單元3302的第一預(yù)設(shè)幅值范圍為第一adc單元3302中包括的adc可以進(jìn)行采樣量化的一個(gè)幅值范圍，第二adc單元3304的第二預(yù)設(shè)幅值范圍為第二adc單元3304中包括的adc可以進(jìn)行采樣量化的一個(gè)幅值范圍。

圖3c示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于量子密鑰分配的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3c所示，本振分光單元4501包括本振激光器4201，以及與本振激光器4201連接的偏振分束器4401；偏振分束器4401分別連接第一本振調(diào)制單元4502中的第三脈沖調(diào)制器4402和第二本振調(diào)制單元4503中的第四脈沖調(diào)制器4405，第三脈沖調(diào)制器4402連接第一延時(shí)器4403，第一延時(shí)器4403連接第一本振相位調(diào)制器4404，第一本振相位調(diào)制器4404連接第一子相干耦合單元5502；第四脈沖調(diào)制器4405連接第二延時(shí)器4406，第二延時(shí)器4406連接第二本振相位調(diào)制器4407，第二本振相位調(diào)制器4407連接第二子相干耦合單元5503；信號(hào)產(chǎn)生器4408連接載波恢復(fù)單元3104的第一處理單元3303，以及第三脈沖調(diào)制器4402、第四脈沖調(diào)制器4405、第一延時(shí)器4403和第二延時(shí)器4406。

當(dāng)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)通過(guò)偏振復(fù)用進(jìn)行傳輸時(shí)，參考光信號(hào)在y偏振態(tài)上，量子光信號(hào)在x偏振態(tài)上，此時(shí)一種可選地實(shí)施方式為相干耦合單元3101中的偏振分光單元5401接收偏振控制單元3301輸出的光信號(hào)，并將其分為x偏振態(tài)上傳輸?shù)牧孔庸庑盘?hào)和y偏振態(tài)上傳輸?shù)膮⒖脊庑盘?hào)，也就是說(shuō)偏振分光單元5401輸出的第一分光處理后光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)不一致。此時(shí)本振分光單元4501輸出的第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)的偏振態(tài)也不一致，具體的，比如可為本振分光單元4501將輸入至第一本振調(diào)制單元4502的第一子本振光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使第一子本振光信號(hào)的偏振態(tài)和參考光信號(hào)的偏振態(tài)保持一致，均為y偏振態(tài)，x偏振態(tài)為默認(rèn)偏振態(tài)，即默然情況下本振分光單元4501所輸出的第二子本振光信號(hào)的偏振態(tài)即為x偏振態(tài)，因此無(wú)需對(duì)第二子本振光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，即可保證第二子本振光信號(hào)的偏振態(tài)與量子光信號(hào)的偏振態(tài)一致。

另一種可選地實(shí)施方式中，如圖3b所示，參考光信號(hào)在y偏振態(tài)上，量子光信號(hào)在x偏振態(tài)上，相干耦合單元3101中的偏振分光單元5401接收偏振控制單元3301輸出的光信號(hào)，并將其分為x偏振態(tài)上傳輸?shù)牧孔庸庑盘?hào)，并對(duì)y偏振態(tài)上傳輸?shù)膮⒖脊庑盘?hào)的偏振態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使偏振分光單元5401輸出的第一分光處理后光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，比如均為x偏振態(tài)。此時(shí)本振分光單元4501用于將產(chǎn)生的本振光信號(hào)分為第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)，并將第三子本振光信號(hào)發(fā)送給第一本振調(diào)制單元4502，將第四子本振光信號(hào)發(fā)送給第二本振調(diào)制單元4503，并未對(duì)第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行任何的調(diào)整。此時(shí)，本振分光單元4501所產(chǎn)生的第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)的偏振態(tài)一致，且第三子本振光信號(hào)和第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，第四子本振光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致。此時(shí)，圖3b中的本振風(fēng)光單元可僅僅包括本振激光器4201和一個(gè)分光器即可，分光器所分出的第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)分別進(jìn)入第三脈沖條分之前和第四脈沖調(diào)制器4405中。

可選地，如果傳輸光信號(hào)中的參考光信號(hào)中還調(diào)制有經(jīng)典信息，則本發(fā)明實(shí)施例中的參考光平衡探測(cè)單元3102，還用于對(duì)第一電信號(hào)進(jìn)行同相正交iq探測(cè)，并將進(jìn)行了iq探測(cè)的第一電信號(hào)傳輸給載波恢復(fù)單元3104；載波恢復(fù)單元3104，還用于從進(jìn)行了iq探測(cè)的第一電信號(hào)中解調(diào)出調(diào)制在參考光信號(hào)上的經(jīng)典信息。如此，則可提高參考光信號(hào)的利用率。

為了更清楚的介紹本發(fā)明實(shí)施例中接收裝置的工作原理，下面結(jié)合圖3c進(jìn)行詳細(xì)介紹。以傳輸光信號(hào)中參考光信號(hào)和量子光信號(hào)通過(guò)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用傳輸至接收裝置為例，且參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的偏振態(tài)正交，參考光信號(hào)通過(guò)y偏振態(tài)傳輸，量子光信號(hào)通過(guò)x偏振態(tài)傳輸。

發(fā)送裝置通過(guò)光纖向接收裝置傳輸一個(gè)傳輸光信號(hào)，該傳輸光信號(hào)先進(jìn)入到偏振控制單元3301中，進(jìn)入到該偏振控制單元3301中的傳輸光信號(hào)的偏振狀態(tài)是實(shí)時(shí)變化的，此時(shí)，通過(guò)偏振控制單元3301，可實(shí)時(shí)跟蹤并調(diào)整該傳輸光信號(hào)的偏振狀態(tài)，以使輸出至相干耦合單元3101的傳輸光信號(hào)具有確定的偏振狀態(tài)。可選地，偏振控制單元3301可為動(dòng)態(tài)偏振控制器。結(jié)合具體示例，則偏振控制單元3301輸出的光信號(hào)中參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的偏振態(tài)依然正交。

偏振控制單元3301所輸出的光信號(hào)進(jìn)入偏振分光單元5401中，偏振分光單元5401通過(guò)偏振分光處理，將傳輸光信號(hào)分為包括參考光信號(hào)的第一分光處理后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二分光處理后光信號(hào)，第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)依然是y偏振態(tài)，第二處理后光信號(hào)的偏振態(tài)依然是x偏振態(tài)?？梢?jiàn)，通過(guò)偏振分光單元5401使兩個(gè)偏振態(tài)上傳輸?shù)墓庑盘?hào)偏振解復(fù)用，此時(shí)即可實(shí)現(xiàn)不同偏振態(tài)的光信號(hào)在不同的光纖中傳輸?shù)哪康?。第一分光處理后光信?hào)進(jìn)入第一子相干耦合單元5502，第二分光處理后光信號(hào)進(jìn)入第二子相干耦合單元5503?？蛇x地，第一子相干耦合單元5502和第二子相干耦合單元5503可均為2:2的耦合器。

本振單元3201中本振激光器4201產(chǎn)生本振光信號(hào)，由偏振分束器4401將 其分為第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)，并將第三子本振光信號(hào)發(fā)送給第一本振調(diào)制單元4502，將第四子本振光信號(hào)發(fā)送給第二本振調(diào)制單元4503；第三子本振光信號(hào)和第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，第四子本振光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致。也就是說(shuō)偏振分束器4401將第三子本振光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使第三子本振光信號(hào)的偏振態(tài)為y偏振態(tài)，偏振分束器4401輸出的第四子本振光信號(hào)的偏振態(tài)為x偏振態(tài)。

之后第一本振調(diào)制單元4502中的第三脈沖調(diào)制器4402對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)；第一延時(shí)器4403對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第一子本振光信號(hào)中的脈沖與第一分光處理后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；第一本振相位調(diào)制器4404對(duì)在時(shí)域上延遲的第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第一子本振光信號(hào)；第一光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第一頻率。

之后第二本振調(diào)制單元4503中的第四脈沖調(diào)制器4405對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)；第二延時(shí)器4406對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第二子本振光信號(hào)中的脈沖與第二分光處理后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；第二本振相位調(diào)制器4407對(duì)在時(shí)域上延遲的第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第二子本振光信號(hào)；第二光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第二頻率。第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)的光強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)為一致，也可調(diào)節(jié)為不一致。

進(jìn)一步，理想情況下本振單元3201所輸出的本振光信號(hào)和相干耦合單元3101所接收的本振光信號(hào)是同頻同相的，但是實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)中，本振單元3201和光信號(hào)產(chǎn)生單元2101分處于兩地，其輸出頻率是分別進(jìn)行控制，無(wú)法保證其頻率完全相同，更無(wú)法保證其相位完全一樣。同時(shí)受限外部環(huán)境溫度的變化，會(huì)導(dǎo)致光纖長(zhǎng)度產(chǎn)生變化，進(jìn)而使系統(tǒng)不可避免發(fā)生擾動(dòng)，產(chǎn)生新的相位差。為了保證在相干耦合單元3101的輸入端所接收到的本振光信號(hào)和偏振控制單元3301所輸入的傳輸光信號(hào)之間的相位關(guān)系，信號(hào)產(chǎn)生器4408需要接收 第一處理單元3303所輸出的同步時(shí)鐘參數(shù)，以及相位頻率信息，比如相差補(bǔ)償參數(shù)和頻偏補(bǔ)償參數(shù)，相差補(bǔ)償參數(shù)即為相位差補(bǔ)償參數(shù)，進(jìn)而由信號(hào)產(chǎn)生器4408實(shí)時(shí)調(diào)整輸入到第三脈沖調(diào)制器4402和第四脈沖調(diào)制器4405的電脈沖信號(hào)，以及輸入到相位調(diào)制器的相位調(diào)制信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整輸入至第二本振相位調(diào)制器4407的測(cè)量基信號(hào)。

第一子相干耦合單元5502和參考光平衡探測(cè)單元3102對(duì)第一子本振光信號(hào)和第一第一分光處理后光信號(hào)進(jìn)行平衡零拍探測(cè)，第一子相干耦合單元5502可為2:2耦合器，參考光平衡探測(cè)單元3102可為一個(gè)平衡接收機(jī)。載波恢復(fù)單元3104通過(guò)平衡探測(cè)結(jié)果確定出參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位頻率信息。

平衡零拍探測(cè)原理如下：

在量子系統(tǒng)中，對(duì)于參考光信號(hào)進(jìn)行的相干檢測(cè)的結(jié)果可以用公式(1)來(lái)表示：

……公式(1)

在公式(1)中，θ為參考光信號(hào)和本振光信號(hào)的等效相位差；xr和pr是參考光信號(hào)自身被調(diào)制的參數(shù)(在量子密鑰分配系統(tǒng)中，xr和pr被設(shè)定為發(fā)送裝置和接收裝置均已知的參數(shù))；ir為參考光平衡探測(cè)單元3102輸出的電流值；il0為輸入第一子相干耦合單元5502的第一子本振光信號(hào)的光強(qiáng)；∝為正比例符號(hào)。

通過(guò)上述公式(1)可以確定出參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位差。

在確定出參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位差之后，根據(jù)參考光信號(hào)和本振光信號(hào)之間的相位差對(duì)用來(lái)和量子光信號(hào)做平衡零拍探測(cè)的第二子本振光信號(hào)做相位調(diào)制，使得第二子本振光信號(hào)和量子光信號(hào)的相位是0或者π/2。

本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)于相位差的估算需要通過(guò)仔細(xì)的理論推演，這是因?yàn)楸菊窆庑盘?hào)和量子光信號(hào)是不同的光源發(fā)出的光，它們之間是存在一定的頻差，會(huì)對(duì)本振光信號(hào)和量子光信號(hào)之間的相位差產(chǎn)生影響，不能直接用公式(1)中的本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位差θ代替本振光信號(hào)和量子光信號(hào)的相 位差。

將頻差帶入?yún)⒖脊庑盘?hào)的相干探測(cè)結(jié)果可以近似表示為公式(2)：

……公式(2)

公式(2)中，δω為本振光信號(hào)和量子光信號(hào)的頻率差；t為參考光信號(hào)與鄰近的量子光信號(hào)的時(shí)間間隔，θ為參考光信號(hào)和本振光信號(hào)的等效相位差；是額外加載在本振光信號(hào)上的相位調(diào)制；xs為調(diào)制在量子光信號(hào)上的正則位置參數(shù)；ps為調(diào)制在量子光信號(hào)上的正則動(dòng)量參數(shù)；is為量子光平衡探測(cè)單元3103輸出的電流值；il0為輸入第二子相干耦合單元5503的第二子本振光信號(hào)的光強(qiáng)；∝為正比例符號(hào)；·為乘以。

在量子密鑰分配系統(tǒng)中，對(duì)本振光的相位做調(diào)制使得該本振光信號(hào)和量子光信號(hào)的相位是0或者π/2的目的就是是能夠?qū)⒐?2)簡(jiǎn)化為公式(3)或者公式(4)中的任一個(gè)公式，但是因?yàn)轭l率差的不確定值導(dǎo)致無(wú)法做到這種絕對(duì)的簡(jiǎn)化。

……公式(3)

在公式(3)中，xs為調(diào)制在量子光信號(hào)上的正則位置參數(shù)；is為量子光平衡探測(cè)單元3103輸出的電流值；il0為輸入第二子相干耦合單元5503的第二子本振光信號(hào)的光強(qiáng)；∝為正比例符號(hào)。

……公式(4)

在公式(4)中，ps為調(diào)制在量子光信號(hào)上的正則動(dòng)量參數(shù)；is為量子光平衡探測(cè)單元3103輸出的電流值；il0為輸入第二子相干耦合單元5503的第二子本振光信號(hào)的光強(qiáng)；∝為正比例符號(hào)。

要評(píng)估出頻率差對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響，則需要知道上述公式(2)中δω·t的大小。對(duì)于兩個(gè)不同激光器發(fā)射出的光，其頻率差可以通過(guò)光譜儀來(lái)測(cè)量。而以目前的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，光譜儀的分辨率最高只能做到5mhz，因此對(duì)于兩個(gè)不同激光器發(fā)出的光的頻率差，儀器探測(cè)只能測(cè)量到10mhz量級(jí)，那么可以認(rèn)為頻 率差的上限：δω<10mhz(δω的實(shí)際值是實(shí)時(shí)變化的)。

分析公式(2)中的本振光和量子光信號(hào)的相位差：如果能夠滿足的條件下，由頻率差引起的相位變化影響就可以相對(duì)地忽略，通過(guò)數(shù)值計(jì)算可以得到t≤10ns的結(jié)論。

例如，選擇量子光信號(hào)脈沖的重復(fù)頻率是100mhz，參考脈沖的重復(fù)頻率是500mhz，通過(guò)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用后，參考脈沖和信號(hào)脈沖的間隔時(shí)間是1ns。由此可以計(jì)算出δω·t＜0.01，這是個(gè)非常小的量，數(shù)值計(jì)算上可以忽略掉，這樣對(duì)信號(hào)脈沖的相干檢測(cè)結(jié)果就能夠近似表示為公式(5)：

……公式(5)

在公式(5)中，θ為參考光信號(hào)和本振光信號(hào)的等效相位差；是額外加載在本振光信號(hào)上的相位調(diào)制；xs為調(diào)制在量子光信號(hào)上的正則位置參數(shù)；ps為調(diào)制在量子光信號(hào)上的正則動(dòng)量參數(shù)；is為量子光平衡探測(cè)單元3103輸出的電流值；il0為輸入第二子相干耦合單元5503的第二子本振光信號(hào)的光強(qiáng)；∝為正比例符號(hào)。

通過(guò)選擇合適的就可以將上述公式(5)簡(jiǎn)化為公式(3)或者公式(4)，這就是對(duì)信號(hào)脈沖的兩個(gè)調(diào)制參數(shù)的選擇測(cè)量。

估算相位差的理論分析中，還需要補(bǔ)充一個(gè)隨機(jī)相位變化δθ，其產(chǎn)生的原因是基于外界環(huán)境的擾動(dòng)。因?yàn)閰⒖脊庑盘?hào)和量子光信號(hào)是存在時(shí)間間隔的，即使兩者都經(jīng)過(guò)同一個(gè)信道從發(fā)送裝置傳輸?shù)浇邮昭b置，外界環(huán)境引入的隨機(jī)干擾導(dǎo)致兩者在傳輸過(guò)程中相位變化出現(xiàn)差異也是存在的。如果時(shí)間間隔越長(zhǎng)，那么這種隨機(jī)相位變化δθ可能就會(huì)變得很大，會(huì)使得相位估算的誤差非常大，即使是采用量子光信號(hào)的前后兩個(gè)參考光信號(hào)與本振光信號(hào)的相位差的平均值來(lái)估算中間的量子光信號(hào)與本振光信號(hào)的相位差的方法也可無(wú)法消除隨機(jī)相位變化δθ的影響。在上述對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的示例中參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的間隔時(shí)間只有1ns，而現(xiàn)有技術(shù)中參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的間隔時(shí)間是50ns，因此本發(fā)明實(shí)施例中外界環(huán)境對(duì)信號(hào)傳輸過(guò)程中隨機(jī)相位變化δθ會(huì)更小，如此，本發(fā)明 實(shí)施例提高了所確定出的量子光信號(hào)和本振光信號(hào)的相位信息的準(zhǔn)確度和精度。

進(jìn)而本發(fā)明實(shí)施例中的第二本振調(diào)制單元4503可根據(jù)更加準(zhǔn)確和精確的量子光信號(hào)和本振光信號(hào)的相位信息來(lái)更加準(zhǔn)確地調(diào)制第二子本振光信號(hào)的相位，從而對(duì)量子光信號(hào)做選擇基測(cè)量，從而從量子光信號(hào)中恢復(fù)出更加準(zhǔn)確和精確的原始密鑰。

從上述內(nèi)容可看出，本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)制則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

圖4示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種量子密鑰分配方法的流程示意圖。

基于相同構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例提供一種量子密鑰分配方法，可由上述內(nèi)容中的發(fā)送裝置實(shí)現(xiàn)，如圖4所示，包括：

步驟401，發(fā)送裝置對(duì)產(chǎn)生的光信號(hào)進(jìn)行分光處理，得到第一光信號(hào)和第二光信號(hào)；

步驟402，發(fā)送裝置對(duì)第一光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到參考光信號(hào)；

步驟403，發(fā)送裝置對(duì)第二光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖信號(hào)；并對(duì)第二光脈沖信號(hào)進(jìn)行衰減和調(diào)制，得到量子光信號(hào)；第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率；

步驟404，發(fā)送裝置對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，并將傳輸光信號(hào)傳輸給接收裝置。

可選地，發(fā)送裝置對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)，包括:

將接收到的參考光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度；對(duì)接收到的量子光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第一角度的參考光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)；

或者，

將接收到的量子光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度；對(duì)接收到的參考光信號(hào)脈沖，以及偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)第二角度的量子光信號(hào)進(jìn)行偏振耦合處理，得到參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的一路待發(fā)送的傳輸光信號(hào)。

可選地，發(fā)送裝置對(duì)參考光信號(hào)和量子光信號(hào)進(jìn)行合束處理，得到包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的一路待傳輸?shù)膫鬏敼庑盘?hào)之前，還用于：

將經(jīng)典信息調(diào)制于第一光脈沖信號(hào)上，以使參考光信號(hào)中包括經(jīng)典信息。

從上述內(nèi)容可看出，本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)制則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

圖5示例性示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種量子密鑰分配方法的流程示意圖。

基于相同構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例提供一種量子密鑰分配方法，可由上述內(nèi)容中的發(fā)送裝置實(shí)現(xiàn)，如圖5所示，包括：

步驟501，接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，對(duì)接收到的包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的傳輸光信號(hào)進(jìn)行分光處理，并根據(jù)本振光信號(hào)對(duì)進(jìn)行分光處理后的傳輸光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，得到包括參考光信號(hào)的第一相干耦合后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二相干耦合后光信號(hào)；其中，第一相干耦合后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第一頻率，第二相干耦合后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖出現(xiàn)頻率為第二頻率，第一頻率大于第二頻率；

步驟502，接收裝置對(duì)第一相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第一電信號(hào)；對(duì)第二相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第二電信號(hào)；

步驟503，接收裝置從第一電信號(hào)中確定出本振光信號(hào)和參考光信號(hào)之間的相位頻率信息，根據(jù)相位頻率信息，從第二電信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。

根據(jù)相位頻率信息，從第二電信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰，具體原理為：

使用相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，之后使用調(diào)制后的本振光信號(hào)與量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，并從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出原始密鑰。

可選地，傳輸光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)和量子光信號(hào)偏振復(fù)用；

接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，對(duì)接收到的包括參考光信號(hào)和量子光信號(hào)的傳輸光信號(hào)進(jìn)行分光處理，并根據(jù)本振光信號(hào)對(duì)進(jìn)行分光處理后的傳輸光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，得到包括參考光信號(hào)的第一相干耦合后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二相干耦合后光信號(hào)，包括：

接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)分為第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)；

接收裝置通過(guò)偏振分光處理，將傳輸光信號(hào)分為包括參考光信號(hào)的第一分光處理后光信號(hào)和包括量子光信號(hào)的第二分光處理后光信號(hào)；

接收裝置使用第一子本振光信號(hào)對(duì)第一分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第一相干耦合后光信號(hào)；使用第二子本振光信號(hào)對(duì)第二分光處理后光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，輸出第二相干耦合后光信號(hào)。

可選地，接收裝置產(chǎn)生本振光信號(hào)，并將本振光信號(hào)分為第一子本振光信號(hào)和第二子本振光信號(hào)，包括；

接收裝置將產(chǎn)生的本振光信號(hào)分為第三子本振光信號(hào)和第四子本振光信號(hào)；第三子本振光信號(hào)和第一分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致，第四子本振光信號(hào)和第二分光處理后光信號(hào)的偏振態(tài)一致；

接收裝置對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)；并對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第一子本振光信號(hào)；第一光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第一頻率；

接收裝置對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)；并根據(jù)相位頻率信息對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，得到第二子本振光信號(hào)；第二光脈沖本振信號(hào)中包括的脈沖的頻率為第二頻率。

可選地，接收裝置對(duì)第三子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第一光脈沖本振信號(hào)之后，對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制之前，還包括：

對(duì)第一光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第一子本振光信號(hào)中的脈沖與第一分光處理后光信號(hào)中包括的參考光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)；

接收裝置對(duì)第四子本振光信號(hào)進(jìn)行斬波處理，得到第二光脈沖本振信號(hào)之后，對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制之前，還包括：

對(duì)第二光脈沖本振信號(hào)在時(shí)域上延遲，以使得到的第二子本振光信號(hào)中的脈沖與第二分光處理后光信號(hào)中包括的量子光信號(hào)的脈沖在時(shí)域上對(duì)應(yīng)。

可選地，接收裝置對(duì)第一相干耦合后光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并做差分處理和放大，得到第一電信號(hào)之后，還包括：

對(duì)第一電信號(hào)進(jìn)行同相正交iq探測(cè)，并從進(jìn)行了iq探測(cè)的第一電信號(hào)中解調(diào)出調(diào)制在參考光信號(hào)上的經(jīng)典信息。

從上述內(nèi)容可看出，本發(fā)明實(shí)施例中由于第一光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率大于第二光脈沖信號(hào)中包括的脈沖的頻率，因此量子光信號(hào)的脈沖與相鄰的參考光信號(hào)的脈沖之間的時(shí)間間隔較小，進(jìn)而當(dāng)接收裝置測(cè)量出參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息，進(jìn)而根據(jù)參考光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息估算量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息時(shí)誤差會(huì)降低，進(jìn)而根據(jù)誤差降低的量子光信號(hào)的脈沖與本振光信號(hào)之間的相位頻率信息對(duì)用于對(duì)量子光信號(hào)進(jìn)行相干耦合的本振光信號(hào)的調(diào)制則會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而從相干耦合后的量子光信號(hào)中恢復(fù)出的原始密鑰則會(huì)更加準(zhǔn)確。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處 理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。