本申請(qǐng)涉及量子通信，尤其涉及一種量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、量子保密通信技術(shù)是基于量子力學(xué)原理的通信技術(shù)，用于保護(hù)信息傳輸?shù)陌踩?，利用量子態(tài)的不可克隆性和量子糾纏特性，確保信息傳輸過(guò)程中的安全。基于量子密鑰分發(fā)（qkd）技術(shù)和一次一密密碼原理，量子保密通信可在公開信道實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸，實(shí)現(xiàn)在用戶之間安全的共享密鑰，并可以檢測(cè)到潛在的竊聽行為。

2、量子保密通信系統(tǒng)中分為發(fā)送端設(shè)備和接收端設(shè)備。發(fā)送端設(shè)備用于量子態(tài)的調(diào)制、發(fā)射，接收端設(shè)備用于量子態(tài)的解調(diào)、探測(cè)。通過(guò)量子通信的協(xié)議實(shí)現(xiàn)發(fā)送端設(shè)備和接收端設(shè)備形成一組對(duì)稱的量子密鑰。

3、發(fā)送端設(shè)備在進(jìn)行量子態(tài)的調(diào)制過(guò)程中，需要隨機(jī)數(shù)源。隨機(jī)數(shù)源包括偽隨機(jī)數(shù)源和真隨機(jī)數(shù)源。對(duì)于真隨機(jī)數(shù)源，采用物理噪聲的隨機(jī)數(shù)生成方式，但基于物理噪聲的隨機(jī)數(shù)源在所有的物理?xiàng)l件已知的條件下是可以預(yù)測(cè)的，導(dǎo)致安全性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法及裝置，以解決安全性低的問(wèn)題。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，包括：

3、獲取脈沖光，所述脈沖光為通過(guò)編碼激光器產(chǎn)生的周期光；

4、通過(guò)所述脈沖光形成第一路光以及第二路光；

5、基于所述第二路光生成第一數(shù)字信號(hào)，所述第一數(shù)字信號(hào)用于生成隨機(jī)數(shù)；

6、基于所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

7、基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，所述量子態(tài)調(diào)制信號(hào)為量子密鑰分發(fā)的信號(hào)。

8、通過(guò)編碼激光器作為種子源生成隨機(jī)數(shù)，替代基于物理噪聲的隨機(jī)數(shù)據(jù)，并且，通過(guò)隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖光源進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，具有不可預(yù)測(cè)的特性，可提高安全性。

9、在一些可行的實(shí)施例中，所述獲取脈沖光，包括：

10、獲取第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

11、當(dāng)所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，脈沖光輸出周期光，所述周期光的初始相位為非確定值，脈沖按周期發(fā)射；

12、當(dāng)所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，脈沖光輸出隨機(jī)噪聲光，所述隨機(jī)噪聲光的相位為隨機(jī)相位。

13、在一些可行的實(shí)施例中，所述通過(guò)所述脈沖光形成第一路光以及第二路光，包括：

14、將所述脈沖光入射至分束器上；

15、獲取所述分束器的類型，所述類型為對(duì)稱分束器或非對(duì)稱分束器；

16、基于所述類型，通過(guò)所述分束器將所述脈沖光分為第一路光以及第二路光，所述第一路光為沿反射路徑傳播的光，所述第二路光為沿透射路徑傳播的光。

17、在一些可行的實(shí)施例中，所述基于所述第二路光生成第一數(shù)字信號(hào)，包括：

18、將所述第二路光經(jīng)過(guò)不等臂干涉儀，輸出長(zhǎng)臂信號(hào)以及短臂信號(hào)；

19、將所述長(zhǎng)臂信號(hào)以及短臂信號(hào)合束，并在輸出點(diǎn)發(fā)生干涉，以形成干涉信號(hào)，所述干涉信號(hào)的幅值是隨機(jī)的光信號(hào)；

20、將所述干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)為模擬信號(hào)，所述電信號(hào)的幅值與干涉信號(hào)的幅值等比例；

21、將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號(hào)；

22、通過(guò)所述第二數(shù)字信號(hào)生成第一數(shù)字信號(hào)。

23、在一些可行的實(shí)施例中，所述基于所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，包括：

24、根據(jù)所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一控制信號(hào)，所述第一控制信號(hào)為具有編碼協(xié)議的控制信號(hào)；

25、基于編碼協(xié)議，根據(jù)所述第一控制信號(hào)輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

26、根據(jù)第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為多幅值的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

27、在一些可行的實(shí)施例中，所述基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，包括：

28、將所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載在干涉儀中的調(diào)制器上；

29、通過(guò)所述調(diào)制器對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)。

30、在一些可行的實(shí)施例中，所述通過(guò)所述調(diào)制器對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，包括：

31、根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，調(diào)制所述第一路光的量子態(tài)，以生成調(diào)制后的光信號(hào)；

32、將所述調(diào)制后的光信號(hào)與第一路光發(fā)生干涉，以生成干涉后的光信號(hào)；

33、對(duì)所述干涉后的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以提取量子態(tài)信號(hào)。

34、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制裝置，包括：

35、第一控制器，用于獲取脈沖光，所述脈沖光為通過(guò)編碼激光器產(chǎn)生的周期光；

36、分束器，用于將所述脈沖光形成第一路光以及第二路光；

37、隨機(jī)數(shù)生成模塊，用于基于所述第二路光生成第一數(shù)字信號(hào)，所述第一數(shù)字信號(hào)用于生成隨機(jī)數(shù)；

38、驅(qū)動(dòng)控制模塊，用于基于所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

39、量子態(tài)調(diào)制模塊，用于基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，所述量子態(tài)調(diào)制信號(hào)為量子密鑰分發(fā)的信號(hào)。

40、在一些可行的實(shí)施例中，所述隨機(jī)數(shù)生成模塊包括：

41、不等臂干涉儀，用于輸出長(zhǎng)臂信號(hào)以及短臂信號(hào)，以及將所述長(zhǎng)臂信號(hào)以及短臂信號(hào)合束，并在輸出點(diǎn)發(fā)生干涉，以形成干涉信號(hào)，所述干涉信號(hào)的幅值是隨機(jī)的光信號(hào)；

42、探測(cè)器，用于將所述干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)為模擬信號(hào)，所述電信號(hào)的幅值與干涉信號(hào)的幅值等比例；

43、采樣器，將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號(hào)；

44、后處理單元，用于通過(guò)所述第二數(shù)字信號(hào)生成第一數(shù)字信號(hào)。

45、在一些可行的實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊，包括：

46、編碼控制器，用于根據(jù)所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一控制信號(hào)，所述第一控制信號(hào)為具有編碼協(xié)議的控制信號(hào)；

47、第二控制器，用于基于編碼協(xié)議，根據(jù)所述第一控制信號(hào)輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

48、驅(qū)動(dòng)單元，用于根據(jù)第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)為多幅值的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)單元包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及射頻模組。

49、由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法及裝置，所述方法包括：獲取脈沖光，所述脈沖光為通過(guò)編碼激光器產(chǎn)生的周期光；通過(guò)所述脈沖光形成第一路光以及第二路光，基于所述第二路光生成第一數(shù)字信號(hào)，所述第一數(shù)字信號(hào)用于生成隨機(jī)數(shù)，基于所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，所述量子態(tài)調(diào)制信號(hào)為量子密鑰分發(fā)的信號(hào)。通過(guò)編碼激光器作為種子源生成隨機(jī)數(shù)，替代基于物理噪聲的隨機(jī)數(shù)據(jù)，并且，通過(guò)隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖光源進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，具有不可預(yù)測(cè)的特性，可提高安全性。

技術(shù)特征：

1.一種量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，所述獲取脈沖光，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，所述通過(guò)所述脈沖光形成第一路光以及第二路光，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，所述基于所述第二路光生成第一數(shù)字信號(hào)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，所述基于所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，所述基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法，其特征在于，所述通過(guò)所述調(diào)制器對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，包括：

8.一種量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制裝置，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制裝置，其特征在于，所述隨機(jī)數(shù)生成模塊包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及量子通信技術(shù)領(lǐng)域，提供一種量子密鑰發(fā)送端量子態(tài)調(diào)制方法及裝置，所述方法包括：獲取脈沖光，所述脈沖光為通過(guò)編碼激光器產(chǎn)生的周期光；通過(guò)所述脈沖光形成第一路光以及第二路光，基于所述第二路光生成第一數(shù)字信號(hào)，所述第一數(shù)字信號(hào)用于生成隨機(jī)數(shù)，基于所述第一數(shù)字信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述第一路光進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，以生成量子態(tài)調(diào)制信號(hào)，所述量子態(tài)調(diào)制信號(hào)為量子密鑰分發(fā)的信號(hào)。通過(guò)編碼激光器作為種子源生成隨機(jī)數(shù)，替代基于物理噪聲的隨機(jī)數(shù)據(jù)，并且，通過(guò)隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖光源進(jìn)行量子態(tài)調(diào)制，具有不可預(yù)測(cè)的特性，可提高安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉艷華,劉永華,薛宏,王其兵,張少華,馮紀(jì)元,何江帥,張曉林,張星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：易迅通科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19