基于误码率的qkd系统激光器自动校准的制作方法

专利名称：基于误码率的qkd系统激光器自动校准的制作方法
技术领域：
本发明涉及量子密码学领域，并在量子密码学领域具有工业实用 性，尤其涉及自动校准量子密钥分发(QKD)系统，以保持最佳系统 性能的设备和方法，并在所述设备和方法方面具有工业实用性。
背景技术：
量子密钥分发(QKD)涉及通过利用通过"量子信道"传送的弱 的(例如平均0.1光子)光学信号("光子信号")，在发送者("Alice") 和接收者("Bob")之间确定密钥。密钥分发的安全性建立在处于未 知状态的量子系统的任何测量都将改变其状态的量子力学原理的基 础上。从而，试图截取或者以其它方式测量光子信号的偷听者("Eve，，) 将在传送的信号中引入误差，从而暴露她的存在。
量子密码学的普遍原理首先由Bennett和Brassard在他们的论 文"Quantum Cryptography: Public key distribution and coin tossing", Proceedings of the International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, India， 1984， pp.175-179
(IEEE， New York, 1984 )，以及在Bennett等在论文"Experimental Quantum Cryptography", J. Cryptology， ( 1992) 5:3-28中阐明。 在Bennett的美国专利No.5307410中说明了一个具体的QKD系统
('410专利)。
上面提及的出版物和'410专利都描述了一种所谓的"单向"QKD 系统，其中Alice随机编码光子信号的偏振或相位，Bob随机测量光 子信号的偏振或相位。'410专利中描述的单向系统基于两个光纤 Mach-Zehnder干涉仪。Alice和Bob可以访问干涉系统的各个部分， 以致都能够控制干涉仪的相位。从Alice发给Bob的信号(脉冲)是
6时分多路复用的，并且沿不同的路径而行。从而，在传输期间，干涉 仪需要被主动稳定，以便补偿热漂移。
Gisin的美国专利No.6438234 ('234专利)公开一种基于自动补 偿干涉仪的所谓的"双向"QKD系统。已知这种干涉仪将被补偿偏振 和热变化。从而，与单向QKD系统相比，'234专利的双向QKD系 统对环境影响不太敏感。
当操作商用QKD系统时，多个变量需要在时间上被对准，随后 保持对准状态，以便获得最佳的系统性能。例如，在商用QKD系统 中，利用来自控制器的选通信号选通一个或多个单光子探测器(SPD )， 以使光脉冲的探测与预期的脉冲到达时间同步。但是， 一旦系统被建 立，由于各种系统和环境因素的缘故，定时发生漂移。这导致光子计 数下降，而光子计数的下降又导致系统的传输速率的降低，以及误码 率(BER)的增大一即，不是最佳的系统性能。
虽然实验室和原型QKD系统可被调整，以考虑到在完全受控和 人为条件下的系统漂移，不过在现场进行必需的调整，以保持商用 QKD系统的最佳或接近最佳性能仍然是一项使人非常畏缩的工作。 另外，不同于实验室或原型QKD系统，商用QKD系统的最终用户 期望他们的QKD系统将在操作人员很少干预的情况下，自动以最佳 的状态运行。

发明内容
本发明的第一方面是一种自动校准具有两个操作上耦接的编码 站的QKD系统的方法，其中一个编码站包括操作上与控制器耦接的 一个激光器。所述方法包括通过从控制器向激光器发送激光器选通信 号S0，并在第一选择范围Rl内改变信号的到达时间T，进行激光器 选通扫描。所述方法还包括确定激光器选通信号的最佳定时T组N，所 述最佳定时T組N对应于当在QKD系统的编码站之间交换光子信号时 的最佳BER(例如，最小BER， BERMIN)。所述方法还包括通过在 围绕TMw的第二选择范围R2内改变到达时间T，进行激光器选通信号抖动，以使BER保持在最佳值，比如保持在最小BERmzn或其附近。 本发明的第二方面是一种在量子密钥分发(QKD)系统中交换 密钥的方法，所述QKD系统具有两个操作上耦接的编码站，和与编 码站之一中的控制器耦接的一个激光器。所述方法包括利用激光器产 生光子信号，并在QKD系统中的编码站之间交换光子信号，从而确 定BER。所述方法还包括进行第一激光器选通扫描。通过在激光器选 通信号到达时间的范围Rl内，从控制器向激光器发送激光器选通信 号SO,从而确定与第一最佳BER对应的激光器选通信号的第一最佳 到达时间TMZN，实现第一激光器选通扫描。所述方法还包括当确定第 一 TMIN时，终止第 一激光器选通扫描，随后进行第 一激光器选通抖动。 通过控制器在围绕第一TMw的到达时间范围R2内，变更(最佳)激 光器选通信号的到达时间T,以便在范围R2内保持第一最佳BER(比 如说，BERMIN)，或者不同的最佳BER (比如i兑，BER，MIN)，实现 第一激光器选通抖动，其中R2〈R1。
本发明的第三方面是上面刚刚说明的本发明的第二方面的方法 的继续，其中进行激光器选通抖动产生新的最佳到达时间T'MIN。本 发明的第三方面的方法包括终止激光器选通抖动，进行第二激光器选 通扫描，终止第二激光器选通扫描，随后进行第二激光器选通抖动， 以自动重新确定最佳BER，从而重新确定最佳(或接近最佳)的QKD 系统性能。
下面更详细地说明本发明的这些和其它方面。


图1是适合于实现本发明的方法的双向QKD系统的例证实施
例；
图2是图解说明激光器自动校准方法的流程图，该方法包括激光 器选通信号定时的扫描和抖动，以优化交换光子信号时的BER;和
图3是表示如图1中所示的QKD系统的单光子激光器选通扫描 的例证曲线图，其中Y轴为BER， X轴是激光器选通信号S0的定时(到达时间)T。
附图中描绘的各个元件仅仅是代表性的，不必按比例绘制。其某 些部分可能被放大，而其它部分可能被最小化。附图意解说明本 发明的可被本领域的普通技术人员理解和恰当地实现的各个实施例。
具体实施例方式
本发明涉及进行QKD系统的自动校准，以保持最佳的系统性能 的方法。特别地，本发明涉及进行激光器选通信号定时的扫描，以确 定最佳的激光器选通信号位置(定时)，以及进行激光器选通信号定 时抖动，以便在QKD系统的工作期间，保持最佳的激光器选通信号 定时。这导致最佳(例如，最小的)BER,最佳BER —般对应于整 个QKD系统的最佳操作。
在例证实施例中，本发明由程控控制器执行，以致能够在操作人 员不进行干预的情况下，使系统保持在理想或接近理想的状态下工 作。对于商用QKD系统来说，这样的自动校准是重要的。
本发明适用于使用偏振编码或相位编码的，以及使用 一个或多个 单光子探测器的单向、双向、环形布局和n向QKD系统。下面在于 利用相位编码和一个具有两个探测器的单光子探测器单元的双向 QKD系统的例证实施例，说明本发明。QKD系统的这种选择只是为 了便于举例说明本发明的方法，并不意图限制本发明。
另外，在下面的说明中，"选通信号"是激活该信号被发往的元件 的信号，其中元件的激活对应于该信号的持续时间(宽度W)。从而， 激光器选通信号持续激光器选通信号的持续时间(宽度W)激活激光 器，其中所述激活起始于信号(脉冲)的前沿，结束于信号的后沿。 就脉沖激光器来说，在激光器选通信号的宽度内的某一点(比如说， 在选通信号的上升沿)从激光器发出光脉冲。所得到的光脉沖可具有 比激光器选通信号的宽度小的光脉冲宽度。
另外，在下面的讨论中，激光器产生用于在QKD系统的两个编 码站之间交换密钥，以及确定BER的光脉沖。在一个优选实施例中，
9在离开激光器之后，激光脉冲被衰减，从而形成平均具有一个光子或 更少光子的量子脉冲(下面称为"光子信号")。从而，在下面的说明 以及在权利要求中，短语"激光器产生的光子信号，，和类似短语被理解 成包括其中激光器产生稍后被衰减(例如，借助可变衰减器)，从而 形成光子信号的较强光脉冲的情况，以及其中激光器是单光子源或者 被包括在单光子源中的情况。
QKD系统实施例
图1是本发明的方法适合于的折叠式QKD系统200的例证实施 例的示意图。系统200包括操作上耦接的两个密钥编码站发射/接收 站Bob和反射站Alice,下面简称为"Bob，，和"Alice"。
Bob
继续参见图1， Bob包括发出光脉冲204的激光器202。在例证 实施例中，激光器202是激光二极管，并且包括背光监视器(BFM) 203。激光器202与时分多路复用/时分多路分用光学系统206耦接， 所述光学系统206具有输入端208A、输入/输出端208B和探测器输出 端208C。光学系统206在输入端208A接收输入光脉冲204，将每个 脉冲分成两个时分多路复用的正交偏振的光脉冲Pl和P2，并在输入 /输出端208B输出它们。同样地，光学系统206也在输入/输出端208B 接收光脉沖，如下所述。
单光子探测器(SPD)单元216在探测器输出端208C与光学系 统206耦接。在一个例证实施例中，SPD单元216包括两个SPD 216A 和216B。调相器(PM) 220与光学输入/输出端208B耦接(例如通 过光纤)。光纤240在PM 220连接Bob和Alice。
Bob还包括操作上与激光器202、 BFM 203、 SPD单元216和 PM 220耦接(例如，电连接)，以便如下所述控制这些元件的操作 的控制器248。在一个例证实施例中，控制器248是或者包括能够执 行保存在计算机可读介质250上的指令(例如，"软件，，)的可编程计 算机。在一个例证实施例中，保存在计算机可读介质250上的指令包 括如下所述的按照本发明的方法。
10Alice
Alice包括与光纤240连接的可变光学衰减器(VOA) 264。调 相器(PM ) 266被安排在VOA 264的下游，并且与VOA 264光学耦 接。法拉第镜270被安排在PM 266的下游，并且与PM 266光学耦 接。
Alice还包括操作上与PM 266和VOA 264耦接(例如电连接) 的控制器288。在一个例证实施例中，控制器288包括能够执行保存 在计算机可读介质289上的指令(例如"软件")的可编程计算机。在 一个例证实施例中，保存在计算机可读介质289上的指令包括如下所 述的按照本发明的方法。
控制器248和288通过同步链路290链接(例如，电连接或光学 连接)，以使Alice和Bob的操作同步。特别地，当改变Alice和Bob 之间的量子密钥时，控制器248和288分别针对激励光脉冲204，利 用选通信号S0、S2、S3和Sl,控制和协调激光器202、调相器220 266、 SPD单元216的操作。从而，在一个例证实施例中，控制器248和288 ^:认为构成QKD系统的单一控制器。
QKD系统操作
继续参见图1，在系统200的操作中，激光器选通信号S0由控 制器248发给激光器202，以便产生光脉冲204。光脉冲204随后被 时分多路复用/多路分用光学系统206分成两个独立的脉冲PI和P2。 在一个例证实施例中，脉沖P1和P2是较弱的脉冲，不过可以是稍后 在返回Bob之前，在Alice被衰减的强脉冲。光脉沖Pl和P2从光学 系统输入/输出端208B传给PM220， PM 220被选通，从而允许脉冲 未调制地通过PM 220。脉冲Pl和P2随后通过光纤240传给Alice。 脉冲Pl和P2继续传播到VOA 264， VOA 264可酌情衰减脉冲。脉 冲随后通过PM 266，并^皮法拉第镜270反射，随后第二次通过PM 266。
在脉冲Pl和P2任意一次通过PM 266期间，PM调制脉冲之一 一比如说Pl—从而形成调相脉冲Pl'。这可通过当脉沖Pl经过PM266时，由控制器288发送短时间(即，小于脉沖之间的时间间隔) 激励PM 266的时才几正好的选通信号Sl来实现。脉沖Pl和P2随后 返回通过VOA 264, VOA 264可酌情衰减脉冲，以保证在Bob和Alice 之间交换光子信号(即，平均光子数为l或更小的光脉沖)。
脉冲随后以光子信号的形式返回给Bob，并传给PM 220。PM 220 随后被指令利用选择调相值之一任意调制脉冲之一一比如说剩余的 未调制脉沖P2—从而形成调制J^冲P2'。这可通过由控制器248向PM 220提供在脉沖P2经过PM 220的短时间内，激励调相器的时才几正好 的选通信号S2来实现。
调制的脉冲Pl'和P2，继续传播到光学系统206。光学系统206 组合脉冲，从而形成组合脉冲P3。 SPD 216A和216B由探测器选通 信号S3选通，从而，只持续和探测器选通信号的宽度(即，选通间 隔)相同的时间处于有效状态。如果在探测器选通间隔内，组合脉沖 P3到达SPD之一，那么SPD单元216向控制器248输出与分别由 PM 266和206给予脉冲PI P2的相对相位对应的信号。在一个例证 实施例中，探测器216A和216B之一接收千涉脉冲P3，这取决于干 涉是建设性的还是破坏性的。如果给予的相位既不是建设性的，也不 是破坏性的，那么脉冲P3以相同的概率到达(wind up)任意SPD。
一旦交换了所需数目的光子信号，通过利用标准技术一例如 Alice和Bob公开地比较他们的测量基础，并且只保持与相同的测量 基础对应的测量(比特)，得出密钥。这形成移位密钥。随后，如在 Bennett等的上述论文"Experimental quantum cryptography"的第 8-10页中所述，移位密钥中的比特位置(bit position ) -故改变次序， 并且改变次序的密钥被分成多个块。Alice和Bob随后关于奇偶性测 试每个块，并识别和丟弃错误的比特。重复该处理，直到移位密钥中 的错误的数目令人满意地减少或者消除，从而确定保密的量子密钥。 该过程也便于确定BER，并在本发明的一个例证实施例中用于按照下 面i兌明的方法确定BER。
由于正被交换的光子的量子特性，光纤240上Eve截取或以其
12它方式试图测量正在Bob和Alice之间传送的弱光脉冲的偷听行动必 然将在密钥中引入错误。但是，比特误差也起因于噪声(例如，探测 器暗电流)或者起因于系统未被正确地校准。例如，如果激光器202 的激励定时或者SPD单元的选通定时不是最佳，那么将不在正确的时 间发送或探测脉冲204,这将增大BER。 维持最佳的系统操作的方法
图2是维持QKD系统，比如图1的QKD系统200的最佳系统 操作的方法的例证实施例的流程图300。该方法涉及按照下面说明的 方式进行激光器选通扫描和激光器选通抖动。
在302中，通过向激光器202发送激光器选通信号S0，控制器 248启动密钥交换过程，激光器202响应激光器选通信号S0，发出光 脉冲204，以致能够从Bob向Alice发送时分多路复用光脉冲Pl和 P2。该过程包括控制器228通过选通信号Sl指令PM 266对脉冲之 一调相，使脉冲传回Bob，调制剩余的脉沖，组合调制的脉冲，并在 SPD单元216中检测组合脉冲P3。持续足以如上所述形成移位密钥， 并确定BER的时间执行该过程。
在304，执行激光器选通扫描。这涉及在定时值的选择范围Rl 内改变激光器选通信号SO的定时(例如，到达时间T),从而确定 产生最佳BER，即BER組N的最佳选通定时(到达时间)TMIN。
值得注意的是在SPD单元216包括两个探测器216A和216B的 情况下，在SPD单元中发生的漂移(例如，热漂移)基本相同程度地 影响SPD 216A和216B，以致这两个SPD—起漂移通常是一个合适 的假定。
图3是表示随着激光器选通扫描和激光器选通抖动的激光器选 通信号SO的定时T而变化的BER的例证曲线图。X轴表示在激光器 202的激光器选通信号SO的相对定时(例如，到达时间T)，所述相 对定时被改变，以找出与最佳(例如，最小)误码率BER證N对应的 定时TMIN。在本发明的上下文中，BER旭N对应于最佳的系统性能， 因为它对应于与定时相对的最高的数据传输速率和最高的光子信号
13灵敏级，而不存在暗电流计数的增大。同样地，在本发明的例证实施 例中，最佳的光子信号定时是如下所述在保持便于激光器选通抖动的
平滑探测器响应的时候，优化BER的定时。
通过在定时值T的定时范围Rl内(X轴)递增激光器选通信号 SO的到达时间T，并运行QKD系统以获得BER值，获得图3中的 曲线。在一个例证实施例中，到达时间T对应于激光器选通信号的前 沿相对于基准量，例如控制器248提供的时钟基准时间的位置。
一旦TMm和BER旭N被确定，那么过程进入306，在306中，激 光器选通扫描被终止(即，被关闭)。
在308中，进行激光器选通抖动。这涉及在围绕到达时间TMIN 的定时范围R2内反复少量地改变激光器选通信号SO的定时(例如， 到达时间T)(即，激光器选通信号被"抖动")，并观察BER的变 化。如果需要，那么将到达时间T从其初始最佳值TjvnN改变为新的 最佳值T'MIN，以使BER维持在最佳值BERMIN (或者另 一方面，改 变为新的BER最佳值BER，Mm)。注意，定时范围R2小于定时范围 Rl (即，R2<R1)，并且围绕在T腿N周围的较小范围。
在一个例证实施例中，定时范围R2被选择成小到足以阻止安全 攻击者(例如Eve)将定时终止时间(timing off)引到不可取的位置， 然而又大到足以足够地进行抖动处理，即，足以导致便于将BER保 持在BERmuv或其附近的BER的变化。
再次参见图3,为了举例说明，曲线上的四个数据点dl、 d2、 d3和d4被突出显示。假定数据点dl首先被测量，随后测量与更大 的到达时间T相关的数据点d2。由于与d2相关的BER大于与dl相 关的BER，因此激光器选通信号S0的到达时间T被减小。重新测量 与数据点dl相关的激光器选通信号位置(定时)的BER。由于与第 二数据点dl相关的BER小于与数据点d2相关的BER,因此到达时 间T被进一步减小，并测量BER。结果是数据点d3，它具有比数据 点dl的BER更小的BER。从而到达时间T #:再次减小，这次产生 与数据点d4相关的较高BER。由于该测量结果大于d3的测量结果，因此激光器选通信号SO的到达时间T被增大，不过不会被增大如此 之多，以致于到达时间T回到与数据点d2相关的值。
这样，围绕T固n来回改变("抖动，，)激光器选通信号定时，以 维持最小(或者接近最小)的BER。从而，在SPD单元216的正常 操作期间，激光器选通抖动处理保持高的单光子灵敏度。激光器选通 抖动的频率只受能够交换数目令人满意的光子信号的速率，以及控制 器根据交换的光子信号计算BER时的处理速度限制。
在310，给出通过启动另一激光器选通扫描，进行激光器选通信 号S0的自动校准的选择。如果需要这样的自动校准，或者认为这样 的自动校准是必需的，那么方法进入312。在312，激光器选通抖动 被关闭，过程返回304的激光器选通扫描，从而执行激光器选通定时 的更新校准，以找出新的最佳到达时间TMIN。由于多种原因，比如发 现环境方面的变化，或者由于正常的系统漂移的缘故，可能需要进行 这种更新校准。
在一个例证实施例中，当出现任意下述条件时进行QKD系统的 自动校准a)光子计数水平或BER的变化超出统计极限，b)发生 大于预定量，比如0.5。C的环境温度变化，c)光路具有不同于事件a) 的变化结构(比如通过开关网络元件)，如同在光子计数水平变化之 前将发送待决事件的消息中一样，d)由于已知的温度日循环，每天 按时地进行自动校准，和e)固定时间地，比如每小时进行自动校准， 而不论需要与否。
由于激光器选通抖动和激光器选通扫描会相互干扰，因此在进行 激光器选通扫描之前，需要关闭激光器选通抖动。具体地说，在激光 器选通扫描试图平滑地(即，递增地)增大激光器选通信号S0的定 时的时候，激光器选通抖动试图在较小的增量范围内来回调整变量， 以便保持最佳的BER，即BER旭n。于是，这两个竟争过程会产生假 性结果。从而，在304的激光器选通扫描期间的激光器选通信号参数 的扫描和更新之后，激光器选通抖动被自动地(或者另一方面，手动 地)重新打开。如果不需要进行自动校准，那么该方法停留在308的激光器选通抖动过程，如上所述大约每隔一秒重复该过程。周期性的激光器选通抖动过程通常导致T腿n值的轻微变化(比如说从T固n到T'MIN，再到T"證n等等)，以使BER保持在BERm!n,或者另一方面，使BERjvon保持在新的对应最小值，比如BER'Mm、 BER"muv等等。
为了清楚和简洁起见，在本发明中，"最小BER"可意指BERMIN、BER'MIN、 BER"旭n等等。同样地，"最佳到达时间T肌n，，可变化，从
而在本发明中可意指T肌jv、 T，MIN、 T"mtn等等。类似地，这里^f吏用的
"最小BER，，通常指的是以例如利用标准BER测量和BER校正程序测量QKD过程中的误码率为基础的指标值。
在一个例证实施例中，本发明的一个或多个方法被包含在计算机可读介质250和289至少之一中，并由控制器248和288至少之一执行。
1权利要求
1、一种自动校准量子密钥分发(QKD)系统的方法，所述QKD系统具有两个操作上耦接的编码站和其中一个编码站中的一个激光器，所述方法包括a)通过向激光器发送激光器选通信号，并在第一范围R1内改变激光器选通信号的到达时间T，执行激光器选通扫描，从而确定最佳到达时间TMIN，所述最佳到达时间TMIN对应于激光器产生的、并在所述两个编码站之间交换的光子信号的最佳误码率BERMIN；和b)通过在围绕TMIN的第二范围R2内改变到达时间T，执行激光器选通抖动，以使BER保持在BERMIN或其附近。
2、 按照权利要求1所述的方法，其中最佳误码率BERmw是最 小误码率。
3、 按照权利要求1所述的方法，包括 终止激光器选通抖动，并执行另一激光器选通扫描。
4、 按照权利要求1所述的方法，其中QKD系统包括可编程控 制器和计算机可读介质，其中激光器选通信号由控制器提供，其中所 述方法嵌入在计算机可读介质中，以致控制器能够指令QKD系统执 行动作a)和b)。
5、 一种其中嵌入有指令的计算机可读介质，所述指令指引具有 激光器的量子密钥分发(QKD)系统中的计算机执行下述自动校正 QKD系统的方法a)通过向激光器发送激光器选通信号，并在第一范围Rl内改 变激光器选通信号的到达时间T,执行激光器选通扫描，从而确定最 佳到达时间TMIN，所述最佳到达时间T腿n对应于最佳误码率(BER)beRmin;和b)通过在围绕TMm的第二范围R2内改变激光器选通信号的到 达时间T，执行激光器选通抖动，以使BER保持在BERjvhn或其附近。
6、 按照权利要求5所述的计算机可读介质，其中BER姐n是最 小BER。
7、 一种在具有操作上与控制器耦接的激光器的量子密钥分发 (QKD)系统中交换密钥的方法，所述方法包括在QKD系统中的操作上耦接的编码站之间交换光子信号，所述 光子信号由激光器产生；通过在激光器选通信号到达时间T的范围Rl内，从控制器向激光器发送激光器选通信号，执行第一激光器选通扫描；根据第一激光器选通扫描，确定与第一最小误码率BERMm对应的激光器选通信号的第一最佳到达时间TMIN;当确定第一T組n时，终止第一激光器选通扫描；和 通过控制器在围绕第一TMm的到达时间范围R2内，变更到达时间T，执行第一激光器选通抖动，以便a)使误码率保持在BERMIN或其附近，或者b)确定新的最小误码率BER，Mm。
8、 按照权利要求7所述的方法，其中执行激光器选通抖动产生 与误码率BER，MHv相关的新的最佳到达时间T，MIN。
9、 按照权利要求7所述的方法，还包括 终止激光器选通抖动的执行； 执行第二激光器选通扫描； 终止第二激光器选通扫描；和 执行第二激光器选通抖动。
10、 按照权利要求7所述的方法，还包括周期地终止和重复第一 激光器选通抖动，以便执行一系列的激光器选通抖动。
11、 一种其中嵌入有指令的计算机可读介质，所述指令指引量子 密钥分发(QKD)系统中的适合于控制QKD系统操作的计算机执行 下述自动校准QKD系统的方法在QKD系统中的操作上耦接的编码站之间发送光子信号，其中 响应激光器中的具有到达时间T的激光器选通信号，激光器产生所述 光子信号；通过在到达时间范围Rl内，改变到达时间T，执行第一激光器 选通扫描，以确定与第一最小误码率BERMm对应的第一最佳到达时间Tmin;当确定第一T證n时，终止第一激光器选通扫描；和 通过在围绕第一TMm的到达时间范围R2内，变更到达时间T，执行第一激光器选通抖动，以便a)保持第一最小误码率BER證n,或者b )确定新的最小误码率BER'MIN，其中R2<R1。
12、 一种自动校准具有操作上与控制器耦接的激光器的量子密钥 分发(QKD)系统的方法，所述方法包括通过利用从控制器发出的激光器选通信号激励激光器，利用激光 器产生光子信号，所述激光器选通信号具有相关的激光器选通信号定 时T;在QKD系统中的操作上耦接的编码站之间发送光子信号，以确 定误码率；执行第一激光器选通扫描，确定与第一最佳误码率BER皿n对应的激光器选通信号的最佳到达时间TMIN;当确定T腿n时，终止第一激光器选通扫描；和围绕T證n周期地抖动激光器选通信号定时，以便a)使误码率保持在第一最佳误码率BER磁n或其附近，或者b)确定第二最佳误码率BER，MIN。
13、 按照权利要求12所述的方法，还包括 终止激光器选通信号抖动；和 执行第二激光器选通扫描。
14、 一种自动校准量子密钥分发(QKD)系统的方法，所述QKD 系统具有操作上耦接的编码站，以及操作上与其中一个编码站中的控 制器耦接的激光器，所述方法包括执行激光器选通扫描，以确定激光器选通信号的最佳到达时间， 所述最佳到达时间与当在编码站之间交换光子信号时的最佳误码率 对应；终止激光器选通扫描；和通过围绕到达时间的最佳值改变激光器选通信号的到达时间，以 便细微地调整激光器选通信号的到达时间，执行激光器选通抖动过 程，从而使误码率保持在最佳误码率或其附近。
15、 按照权利要求14所述的方法，其中最佳误码率是最小误码率。
全文摘要
公开一种自动校准量子密钥分发(QKD)系统(200)中的激光器(202)的定时的方法。激光器(202)响应来自控制器(248)的激光器选通信号(S0)，产生光子信号(204)。所述方法包括首先执行激光器选通扫描(304)，以确定和当在QKD系统的编码站(Alice和Bob)之间交换光子信号时的最佳(例如最小)误码率BER(例如BER_MIN)对应的激光器选通信号的最佳到达时间(T_MIN)。一旦确定了最佳激光器选通信号到达时间(T_MIN)，就终止激光器选通扫描(306)，并启动激光器选通抖动过程(308)，以保证系统以最佳BER或接近最佳BER工作。
文档编号H04L9/00GK101502037SQ200680020402
公开日2009年8月5日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月20日
发明者乔纳桑·杨 申请人:Magiq技术公司