一種量子密鑰分發系統的同步裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種量子密鑰分發系統的同步裝置，該量子密鑰分發系統為雙工QKD系統，包括分別配置在QKD系統兩端的QKD設備的Alice的能夠分別發出兩種不同波長的同步光的同步光激光器，QKD系統兩端的QKD設備的Bob均配置有甄別器，采用相應的甄別器對同步光進行甄別。本實用新型專利技術的優點在于：系統設備所需增加的器件成本較低，且在結構上能實現QKD設備_L與QKD設備_R完全相同的特點，達到任意兩臺QKD設備均可實現點對點連接和通信的功能，設備操作簡單方便，便于批量生產。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種量子密鑰分發系統的同步裝置
本技術涉及量子保密通信領域，特別是提供了一種量子密鑰分發系統的同步 目.0
技術介紹
量子密鑰分發(Quantum Key Distribut1n，QKD)與經典密鑰體系的根本不同在于，其采用單個光子或糾纏光子對作為密鑰的載體，由量子力學的基本原理保證了該過程的不可竊聽、不可破譯性，從而提供了一種更為安全的密鑰體系。目前，利用糾纏光子對實現量子密鑰分發的技術還不是很成熟，距離實用還有相當的距離；而基于單光子實現的量子密鑰分發技術，則已經日臻成熟。 基于單光子實現的量子密鑰分發技術通常有兩種編碼方式:偏振編碼和相位編碼。以偏振編碼方式為例，量子密鑰分發的基本過程是: I)系統發送方(約定稱為Alice)選用兩組基矢，隨機發送一串具有不同偏振態的光子; 2)系統接收方(約定稱為Bob)隨機選用測量基矢進行接收，由于探測效率和路徑衰減的問題，Bob不能探測到所有的光子，只能隨機的在一些位置上探測到光子； 3)Bob通知Alice他在探測到光子的位置上使用的是哪一種基矢； 4) Alice對比自己發送時使用的基矢和Bob測量時使用的基矢，若兩者在某位置處所使用的基矢一致，即Bob測量時使用的基矢正確，則保留該位置上的信息，并且告訴Bob他在哪些位置上使用的測量基矢是正確的； 5)Bob留下測量基矢正確的位置上的信息； 6)這樣Al ice和Bob就共享了一串隨機的密鑰。 由上述過程可以看出，在量子密鑰分發的過程中，Alice和Bob需要進行基矢比對，即比對Alice在某一個位置上發送光子所使用的基矢和Bob在探測這一位置的光子時所使用的測量基矢是否是一致的。為了保證Alice和Bob在同一個位置上進行基矢比對，發送方和接收方之間需要精確的“位置”同步，否則，最終Alice和Bob兩端的密鑰會出現不一致的現象。所以，系統的同步方法就顯得尤其重要。 上述的“位置”，形象的描述就是一組光脈沖中的第幾個脈沖。在發送端，信號光的光脈沖是以固定頻率連續發送的，相鄰兩個光脈沖之間具有固定的時隙，而同步光的光脈沖是以比信號光發送頻率低得多的固定頻率連續發送的。在信號光和同步光同時發送時，兩個同步光脈沖之間發送的連續不斷的信號光即為一組光脈沖。接收端在接收連續不斷的信號光時，通過檢測出兩個同步光脈沖之間的信號光脈沖，可以確定一組光脈沖。所述“位置”信息，即可通過一組信號光脈沖中的第幾個脈沖信號得以確定。由于相鄰兩個信號光脈沖之間具有固定的時隙，上述“位置”也即時間信息。 圖1表示現有技術方案的同步方法。QKD系統同步的方法是，QKD設備的Alice發送同步光，Bob接收同步光完成甄別，產生同步信號。系統中的量子信道只有一根光纖，即信號光和同步光在同一根光纖中進行傳輸。 在QKD系統的實現上，Alice可能包含N個信號光激光器(具體數量視所采用的QKD編碼協議而定)和一個同步光激光器，信號光的波長為Asignal，同步光的波長為Asyn。，且Xsignal^ λ syn。，將這兩種光耦合在同一根光纖中，通過光纖鏈路傳輸到Bob端。Bob端包含一個光濾波器件，例如密集型波分復用(DWDM)器件，其中心波長為Asignal，可以將信號光和同步光分離開來，然后將分離出來的信號光做相應的后續處理，將分離出來的同步光送入同步光甄別器中甄別。甄別器甄別出來的信號作為同步信號，供信號光后續處理過程使用。 基于現有同步方式的單向(one-way)、雙工QKD系統如圖2所示，每臺設備均包含發送端Alice和接收端Bob，兩臺QKD設備之間可以同時建立兩條QKD鏈路。兩條QKD鏈路分別是:QKD設備_L的Alice與QKD設備_R的Bob建鏈；QKD設備_R的Alice與QKD設備_L的Bob建鏈。由QKD設備_L的Alice的同步光激光器所發出的同步光，經光纖鏈路傳輸之后，由QKD設備_R的Bob的同步光甄別器甄別；由QKD設備_R的Alice的同步光激光器所發出的同步光，經光纖鏈路傳輸之后，由QKD設備_L的Bob的同步光甄別器甄別。 從現有技術可以看出，傳統的基于同步的雙工QKD系統，其QKD設備_L的Alice和QKD設備_R的Alice所發出的同步光是波長相同的。 在本領域當中，有定義為“雙向QKD系統”，這指的是QKD的實現方式上，信號光從第一 QKD端被發送給第二 QKD端，隨后沿原光路返回第一 QKD端。一般來說，從第一 QKD端發給第二 QKD端的信號光較強，平均每個脈沖幾百或幾千個光子，并在返回給第一 QKD端之前，在第二 QKD端被衰減到單光子量級(平均每個脈沖一個光子或者更少)。系統的光纖鏈路上只有一條QKD鏈路，是一個雙向(two-way)、單工的過程。 對比文獻如MAGIQ技術公司的《具有后向散射抑制的雙向QKD系統》(專利號為200580025415.3)，其第一 QKD站具有以不同的波長發光的激光源，和多個單光子探測器(SPD)單元。在雙向QKD系統中，后向散射光一般由較強的輸出信號光在連接第一和第二QKD站的光纖鏈路中產生。為了減少或避免后向散射光干擾從第二 QKD站返回第一 QKD站的信號光的探測，該專利在順序激活第一 QKD站中sro單元中的各對SPD的時候，順序激活不同的光源。該專利所要解決的是雙向QKD系統中信號光的探測易受后向散射光干擾的問題，且其對相關控制系統的要求較高，需要根據實際光纖鏈路的長度，計算信號光的預期到達時間，在預期到達時間進行不同的光源、sro單元的激活控制，控制精度要求高，并且該順序激活的過程持續進行。 現有的同步方法應用于單向(one-way)、雙工系統時，如圖2所示，QKD設備_L的Alice和QKD設備_R的Alice發出的同步光波長是相同的，并且在同一根光纖中傳輸。由于實際光纖鏈路環境不理想，存在光纖端面反射現象。例如，當QKD設備_L的Alice與QKD設備_R的Bob鏈路啟動后，QKD設備_L的Alice發出的同步光可能存在反射現象，其反射光進入QKD設備_L的Bob，從而導致QKD設備_R的Alice與QKD設備_L的Bob鏈路中的同步信號誤甄別；這樣當QKD設備_R的Alice與QKD設備_L的Bob鏈路啟動后，QKD設備_R的Alice發出的同步光會受到干擾，導致系統不能正常運行。
技術實現思路
本技術提供一種量子密鑰分發系統的同步裝置，用于解決由于雙工QKD系統中QKD設備_L的Alice與QKD設備_1?的Alice同步光的波長相同，而造成的同步光反射將導致兩條QKD鏈路不能同時運行的問題。 本技術采用以下技術方案解決上述技術問題的:一種量子密鑰分發系統的同步裝置，該量子密鑰分發系統為雙工QKD系統，包括分別配置在QKD系統兩端的QKD設備的Alice的同步光激光器，QKD系統兩端的QKD設備的同步光激光器能夠分別發出兩種不同波長的同步光，并且QKD系統兩端的QKD設備的Bob均配置有甄別器，采用相應的甄別器對同步光進行甄別。 具體的裝置結構可以是以下任一種: 1、QKD系統兩端的QKD設備的Alice的同步光激光器均有兩個，兩個同步光激本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種量子密鑰分發系統的同步裝置，該量子密鑰分發系統為雙工QKD系統，其特征在于：包括分別配置在QKD系統兩端的QKD設備的系統發送方的能夠分別發出兩種不同波長的同步光的同步光激光器，QKD系統兩端的QKD設備的系統接收方均配置有甄別器，采用相應的甄別器對同步光進行甄別。

【技術特征摘要】
1.一種量子密鑰分發系統的同步裝置，該量子密鑰分發系統為雙工QKD系統，其特征在于:包括分別配置在QKD系統兩端的QKD設備的系統發送方的能夠分別發出兩種不同波長的同步光的同步光激光器，QKD系統兩端的QKD設備的系統接收方均配置有甄別器，采用相應的甄別器對同步光進行甄別。2.如權利要求1所述的量子密鑰分發系統的同步裝置，其特征在于:QKD系統兩端的QKD設備的系統發送方均有兩個能夠發出不同的波長的同步光激光器，并且QKD系統兩端的QKD設備的系統接收方均配置有光濾波器件和兩種分別能夠甄別同步光激光器發出的兩種不同波長的甄別器，光濾波器件將分離出的同步光送入對應的甄別器之中進行甄別。3.如權利要求2所述的量子密鑰分發系統的同步裝置，其特征在于:所述雙工QKD系統中還配置控制模塊，控制模塊控制QKD系統兩端的QKD設備的同步光激光器分別發送哪一種波長的同步光，控制模塊還控制著兩端的QKD設備的系統接收方分別將哪種甄別器探測到的信...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐世彪，姚海濤，賈云，
申請(專利權)人：安徽量子通信技術有限公司，
類型：新型
國別省市：安徽;34