路原理圖，圖中：CWlaser為 連續(xù)激光器，AM為強度調(diào)制器，PM為相位調(diào)制器，ro為光檢測器
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0034] 本發(fā)明公開一種基于高斯調(diào)制相干態(tài)的長距離連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，包括 如下步驟：
[0035] 步驟A:連續(xù)變量初始密鑰分發(fā)步驟，具體為：利用發(fā)送方Alice通過相干態(tài)進行 高斯調(diào)制并經(jīng)過光纖信道進行遠距離傳輸后由接收方Bob進行解調(diào)檢測，獲得初始連續(xù)密 鑰數(shù)據(jù)；
[0036] 步驟B:連續(xù)數(shù)據(jù)后處理步驟，具體為：利用數(shù)據(jù)后處理算法對獲得的初始連續(xù)密 鑰數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、糾錯及保密增強，獲取最終安全二進制比特密鑰；
[0037] 所述步驟A包括如下步驟：
[0038] 步驟Al:發(fā)送方Alice及接收方Bob對CVQKD系統(tǒng)進行通信初始化，包括對CVQKD 系統(tǒng)中的信源、隨機數(shù)源、調(diào)制解調(diào)器、檢測器以及控制電路進行初始化；
[0039] 步驟A2 :Alice端光分束器將相干光源分為信號光和本振光，并對信號光進行相 位調(diào)制及幅度調(diào)制，通過時分及偏振復(fù)用將調(diào)制的信號光及本振光一起發(fā)送給Bob;
[0040] 步驟A3:Bob通過時間及偏振的解復(fù)用，并對收到信號進行偏振補償，最后Bob利 用低噪Homodyne檢測器隨機測量接收到的信號光的正則位置X或正則動量P的值；
[0041] 其中，所述低噪Homodyne檢測器的檢測過程為：通過對信號光的相位進行0度或 90度的調(diào)制，與本振光輸入50:50的分束器兩個接口后，隨后接入標定的Homodyne檢測器 進行檢測；
[0042] 所述低噪Homodyne檢測器為現(xiàn)有技術(shù)，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過學(xué)習(xí)論 文文南犬''DuanHuang,ErhuHan,WeiqiLiu,DakaiLin,Chaoffang,PengHuang,Guihua Zeng，Experimentalrealizationofaphoton-number-resolvinghomodyne detector,ConferenceonLasersandElectro-Optics(C1E0:2014),8~13June2014,美 國圣何塞"實現(xiàn)所述低噪Homodyne檢測器，在該文獻中，"低噪Homodyne檢測器"被稱為為 "photon-number-resolvinghomodyne'，。
[0043] 所述標定的Homodyne檢測器為現(xiàn)有技術(shù)，例如Thorlabs公司的產(chǎn)品F1DMSOC等。
[0044] 所述步驟B包括如下步驟：
[0045] 步驟BI:Bob和Alice進行初始連續(xù)密鑰數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)預(yù)處理，并進行基于數(shù)據(jù)后處 理的相位補償；
[0046] 其中，所述基于數(shù)據(jù)后處理的相位補償，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過學(xué)習(xí)現(xiàn)有技術(shù) 予以實現(xiàn)，例如可以參照中國發(fā)明專利文獻公開的"量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)相位補償方法"（申 請?zhí)?01410567665. 0,公開號CN104301101A)實現(xiàn)所述基于數(shù)據(jù)后處理的相位補償，在該 專利文獻中，"基于數(shù)據(jù)后處理的相位補償"被稱為"量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)相位補償"。
[0047] 步驟B2:Alice和Bob公布部分初始密鑰數(shù)據(jù)進行參數(shù)評估，得到信號過噪聲、調(diào) 制方差以及信道透過率參數(shù)；
[0048] 步驟B3:Bob通過基于LDPC編碼的高效率多維協(xié)商算法對相位補償后的初始連續(xù) 密鑰數(shù)據(jù)進行糾錯，輸出一致的二進制共享密鑰串；
[0049] 其中，所述基于LDPC編碼的高效率多維協(xié)商算法為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以通過學(xué)習(xí)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)所述基于LDPC編碼的高效率多維協(xié)商算法，例如學(xué)習(xí)論文 uk.Leverrier,etal,Multidimensionalreconciliationforacontinuous-variable quantumkeydistribution.Phys.Rev.A77 (4) ,042325 (2008)."，在該論文文獻中，"基于 LDPC編碼的高效率多維協(xié)商算法"被稱為"Multidimensionalreconciliation"。
[0050] 步驟M:Bob通過信道參數(shù)計算Holevo限及合法通信方的互信息量，得到信息 壓縮率，最后通過保密增強輸出最終密鑰。所述計算的方法為公知技術(shù)，例如本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以參照論文 "Weedbrook，C.etal.Gaussianquantuminformation.Rev.Mod. Phys. 84, 621 (2012) ?"實現(xiàn)所述計算。
[0051 ] 所述步驟A2包括如下步驟：
[0052] 步驟A2.I:A1ice通過相位及幅度調(diào)制對相干態(tài)正則分量X和P進行編碼調(diào)制，使 信號光服從一個均值為零的，方差為VA的高斯分布；
[0053] 其中，VA的取值范圍為大于0且小于100。
[0054] 步驟A2. 2:Alice將信號光及本振光通過同一個光纖發(fā)送給Bob;
[0055] 在Alice與Bob的光路中設(shè)置有隔離器及光檢測器H)以監(jiān)控本振光光強。
[0056] 在一個優(yōu)選的【具體實施方式】中：
[0057] 首先Alice及Bob對CVQKD系統(tǒng)進行通信初始化，包括信源、隨機數(shù)源、編解碼器、 檢測器及控制電路的初始化。發(fā)送端Alice通過一個高消光比強度調(diào)制器（AM)對連續(xù)激 光進行切割產(chǎn)生2MHz的脈沖信號，并通過一個非對稱Mach-Zehnder干涉儀將光路分成本 振光路及信號光路。在信號光路，Alice通過相位及幅度調(diào)制對相干態(tài)正則分量X和P進 行編碼調(diào)制，使信號光服從一個均值為零的，方差為VA的高斯分布。隨后Alice通過偏振 及時間復(fù)用技術(shù)，將信號光及本振光通過同一個光纖發(fā)送給Bob。
[0058] 在接收端，Bob首先通過動態(tài)偏振控器（DPC)進行偏振反饋控制，隨后進行偏振和 時間解復(fù)用，并通過低噪Homodyne檢測器隨機選擇測量分量X和P。在該實驗方案中，為了 防止特洛伊木馬攻擊、本振光波動攻擊及散粒噪聲方差標度攻擊，光路中加入了一些隔離 器及ro用于監(jiān)控本振光光強。系統(tǒng)還可以通過添加濾波器等器件實現(xiàn)其他攻擊的防御，如 使用濾波片防御波長攻擊。
[0059] 該長距離CVQKD方案之所以能達到IOOkrn以上的傳輸距離，第一個重要原因是系 統(tǒng)使用了低噪Homodyne檢測器，有效地實現(xiàn)了長距離通信下的弱信號的檢測，并可以允許 在低本振光下進行弱信號檢測，更進一步地降低了本振光泄露引入的過噪聲；第二個重要 原因是并通過偏振反饋控制以及基于數(shù)據(jù)后處理的相位補償技術(shù)對過噪聲進行了有效控 制，使得偏振抖動和相位抖動引入的過噪聲降到了很低的水平；第三個重要原因是使用了 高效率的數(shù)據(jù)協(xié)商算法，即基于LDPC編碼的高效率多維協(xié)商算法，可極大地提高系統(tǒng)糾錯 效率，從而提升安全傳輸距離。
[0060] 以下具體分析低噪Homodyne檢測器及基于數(shù)據(jù)后處理的相位補償算法對CVQKD 系統(tǒng)引入過噪聲的抑制。
[0061] 首先考慮低噪Homodyne檢測器的使用對過噪聲的抑制。由于系統(tǒng)中光學(xué)器件具 有一定的消光比艮，因此使用高強度的本振光將會由于有限的消光比引入額外的過噪聲 el^，可表不為
[0063] 其中為Alice端的本振光強，&為編解碼光路器件的等效消光比。我們 可以評估出系統(tǒng)中所有光器件的等效消光比約為100dB。為實現(xiàn)100-150km的光纖傳輸 (0. 2dB/km損耗），系統(tǒng)過噪聲需要控制在0. 01左右，因此需要Alice端本振光每個脈沖包 含為IO8-IO9個光子，這導(dǎo)致在Bob端檢測時本振光強下降為每個脈沖105個光子左右，而 低噪檢測器可以在低本振光的時候?qū)崿F(xiàn)對弱信號的檢測，有效降低由于本振光過強而泄露 引入的過噪聲。
[0064] 為了理解B