专利名称：联合扫描的主动相位补偿方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及量子密钥分发领域，更具体地，涉及一种联合扫描的主动相位补偿方法及装置。
背景技术：
相位漂移是相位编码的量子密钥分发(QKD)系统固有的问题，是影响QKD系统实用性能的重要因素之一。单相位扫描主动相位的补偿方案:假设Alice端的相位调制器加载的电压和所调制的相位是线性的，从而只扫描Bob端的干涉曲线。在实际器件中相位调制器加载的电压和所调制的相位并不是线性的，因此提出了四相位扫描法的主动相位补偿方案。但是四相位扫描法需要扫描Bob端的干涉曲线4次，增加了相位扫描的时间和复杂度，且需要Bob将扫描结果通过公共信道传输给Alice，这样Eve便能够获取相位扫描的信息，为实施相位重映射攻击或边信道攻击提供可能，引起相关的安全性问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明首先提出一种联合扫描的主动相位补偿方法，在提高系统安全性的同时，缩短了扫描时间。为了实现上述目的，其技术方案为:一种联合扫描的主动相位补偿方法，在Alice端加入一个中间环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。其中，在一定 的时间范围内，中间环的相位差是恒定的，分别换取Alice和Bob端相对中间环的相位漂移，将Alice和Bob端的相位漂移与中间环作比较，得到Alice和Bob端的相位漂移参数。此时Alice端的相位扫描完全是在本地完成，不经过长程光纤，Eve不能获取任何关于Alice端相位扫描的信息或改变Alice端发送的量子态，在这个条件下，Alice端发出的量子态是两两正交的量子态，已知的相位重映射攻击则不能实施。优选地，所述Alice端的扫描过程为:Sll.将Al ice端相位调制器PMA的调相电压从Vmin以步长Λ V扫描到Vmax, Vmin为最小调相电压，Vmax为最大调相电大；S12.在各个电压值Vi处等待N个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数Ci，得到一组数据{Vi，Ci}，数据组{Vi，Ci}构成的曲线为Alice端的单光子干涉曲线；S13.根据Alice端的单光子干涉曲线得到Alice端相位调制器的半波电压Vy以
及加载 0，Ji/2, π，3 Ji/2 相位时的电压
权利要求
1.一种联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于，在Alice端加入一个中间环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。
2.根据权利要求1所述的联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于， 所述Alice端的扫描过程为: 511.将Alice端相位调制器PMA的调相电压从Vmin以步长ΛV扫描到Vmax，Vmin为最小调相电压，Vmax为最大调相电大； 512.在各个电压值Vi处等待N个同步脉冲，并对单光子探测器的计数进行累加，得到计数Ci，得到一组数据{Vi，Ci}，数据组{Vi，Cl}构成的曲线为Alice端的单光子干涉曲线.513.根据Alice端的单光子干涉曲线得到Alice端相位调制器的半波电压Vn，a以及加载 0，Ji/2, ，3 Ji/2 相位时的电压
3.根据权利要求1所述的联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于，所述步骤Sll中Vmin到Vmax至少覆盖2 η的相位范围；所述步骤S21中V’ min到V’ max至少覆盖2 π的相位范围。
4.根据权利要求1所述的联合扫描的主动相位补偿方法，其特征在于， 所述Alice端主动相位补偿方式为: Alice端的单光子干涉曲线中，选取相位差为π的点电压为参考电压VMf，a，则:
5.一种应用于所述的联合扫描的主动相位补偿方法的装置，包括Alice端和与Alice端连接的Bob端，其特征在于，在所述Alice端加入一个中间环，所述中间环用于分别与Alice端和Bob端进行干涉。
6.根据权利要求5所述的联合扫描的主动相位补偿装置，其特征在于，所述联合扫描的主动相位补偿装置是基于双MZ系统，所述中间环为MZ干涉环， 所述Alice端包括第一、二激光器、相位调制器PMA、延迟环DL1、隔离器IS01、隔离器IS02、耦合器Cl一C2、单光子探测器SPD3和中间环；中间环包括耦合器C3、C4、延迟环DL3 ； 所述第一激光器通过耦合器Cl分别接相位调制器PMA及延迟环DLl，相位调制器PMA及延迟环DLl并联连接，相位调制器PMA及延迟环DLl分别接接耦合器C2的两个输入端，率禹合器C2的一输出端接I禹合器C3的一输入端，I禹合器C2的另一输出端接隔离器ISOl的输入端，隔离器ISOl的输出端接耦合器C3的一输出端，耦合器C3通过MZ干涉环接至耦合器C4，耦合器C4的一输出端接单光子探测器SPD3，耦合器C4的一输入端接隔离器IS02的输出端，第二激光器接IS02的输入端； 所述Bob端包括相位调制器PMB、延迟环DL2、耦合器C5、C6和单光子探测器SPD1、SPD2,稱合器C5的一输出端通过相位调制器PMB接稱合器C6的一输入端,稱合器C6的一输出端接单光子探测器SPDl ;耦合器C5的另一输出端通过延迟环DL2接耦合器C6的另一输入端，耦合器C6的另一输出端接单光子探测器SPD2 ； 所述Alice端通过长程光纤与Bob端连接；长程光纤接隔离器ISOl的输出端；所述MZ干涉环包括延迟环DL2与短臂光纤。
7.根据权利要求5所述的联合扫描的主动相位补偿装置，其特征在于，所述联合扫描的主动相位补偿装置是基于双FM系统，所述中间环为FM干涉环，所述Alice端包括法拉第镜FMl—FM2、第一、二激光器、相位调制器PMA、耦合器BS1、环形器CIR1-CIR2、延迟环DLl、单光子探测器STO和中间环，所述中间环包括延迟环DL2、耦合器BS2和法拉第镜FM3FM4 ； 所述第一激光器发出的激光进入耦合器BSl分为两个脉冲，分别走长臂和短臂，由法拉第镜FMl和法拉第镜FM2反射回耦合器BSl的另外一端进入环形器CIRl的第一端口，由环形器CIRl的第二端口进入中间环，经过耦合器BS2后分为4个脉冲分别由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2 ;先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS2处干涉，由单光子探测器sro探测到单光子干涉曲线； 所述Bob端包括法拉第镜FM5 — FM6、相位调制器PMB、耦合器BS3、延迟环DL3、光子探测器SPDl和环形器CIR3，第二激光器发出的激光经过环形器CIR2进入耦合器BS2，分为两个脉冲分别走耦合器BS2的长臂和短臂，再由法拉第镜FM3和法拉第镜FM4反射回耦合器BS2—前一后进入环形器CIRl的第二端口，经过未端口进入长程光纤；由长程光纤进入Bob端环形器CIR3的第一端口，经过第二端口进入耦合器BS3分为4个脉冲，分别有法拉第镜FM5和法拉第镜FM6反射回耦合器BS3 ;同样，先走长臂后走短臂和先走短臂后走长臂的两个脉冲在耦合器BS3处干涉，由SPDl得到单光子干涉曲线。
8.根据权利要求7所述的联合扫描的主动相位补偿装置，其特征在于，所述环形器为三端口开环环形器，即光路由第一端口输入则第二端口输出，第二端口输入则第三端口输出；所述未端口为 第三端口。
全文摘要
本发明公开一种联合扫描的主动相位补偿方法及装置，具体为在Alice端加入一个中间环，中间环分别与Alice和Bob端的环进行干涉，扫描分别得到Alice端和Bob端的干涉曲线，从而获得相位调制器的相位漂移参数，再对Alice和Bob端分别进行主动相位补偿。在本发明中，Alice和Bob只需要分别进行一次扫描，缩短扫描时间，并提高了系统的安全性。本发明还降低相位扫描的时间和复杂度并用于实现Alice和Bob端的独立扫描避免相位重映射攻击或边信道攻击。
文档编号H04L9/08GK103199994SQ20131005371
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者周梦颖, 王金东, 董照月, 于宁娜, 魏正军, 张智明, 刘颂豪 申请人:华南师范大学