生成密鑰的設(shè)備和方法
閱讀：727發(fā)布：2020-09-28
專利匯可以提供生成密鑰的設(shè)備和方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本公開是關(guān)于一種生成密鑰的設(shè)備和方法，屬于量子通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：將第一密鑰調(diào)制到第一 光源 信號 上，得到調(diào)制 光信號 ；對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號；對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的 光子 數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號；獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，將第二密鑰存儲在 存儲器 中，其中，第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是與接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。通過本公開 實施例 提供的生成密鑰的方法，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)資源造成浪費。，下面是生成密鑰的設(shè)備和方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括密鑰生成器、調(diào)制器、光源發(fā)生器、第一分束器、數(shù)據(jù)獲取器、衰減器以及存儲器，其中：
所述密鑰生成器，用于生成第一密鑰；
所述調(diào)制器，用于將所述第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號；
所述第一分束器，用于對所述調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號；
所述衰減器，用于對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得所述第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向所述接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號；
所述數(shù)據(jù)獲取器，用于獲取所述第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，將所述第二密鑰存儲在所述存儲器中，其中，所述第二密鑰是將所述第一密鑰調(diào)制到所述第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且所述第二密鑰是與所述接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括第二分束器，所述數(shù)據(jù)獲取器包括外差探測器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及處理器，其中：
所述第二分束器，用于對所述光源發(fā)生器生成的原始光源信號進行分束，得到所述第一光源信號和第二光源信號；
所述外差探測器，用于對所述第二子調(diào)制光信號和所述第二光源信號進行探測，得到攜帶所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息的第一模擬電信號；
所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述第一模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息的第一數(shù)字電信號，發(fā)送給所述處理器；
所述處理器，用于基于所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述處理器，用于：
基于所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息、所述外差探測器的探測效率、所述第二光源信號的強度信息、所述第一分束器的分束比、所述衰減器的透過率、以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法為：
其中，ηD為所述外差探測器的探測效率，ILO為所述第二光源信號的強度信息，k240為所述第一分束器的分束比，η310為所述衰減器的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，X和P為所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息，xA和pA構(gòu)成所述第二密鑰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括第三分束器、第四分束器和第五分束器，所述數(shù)據(jù)獲取器包括第一光電探測器、第二光電探測器、零差探測器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及處理器，其中：
所述第三分束器，用于對所述光源發(fā)生器生成的原始光源信號進行分束，得到所述第一光源信號和第二光源信號；
所述第五分束器，用于對所述第二子調(diào)制光信號進行分束，得到第三子調(diào)制光信號以及第四子調(diào)制光信號；
所述第一光電探測器，用于對所述第三子調(diào)制光信號進行探測，得到攜帶所述第三子調(diào)制光信號的強度信息的第二模擬電信號；
所述第四分束器，用于對第二光源信號進行分束，得到第一子光源信號以及第二子光源信號；
所述零差探測器，用于對所述第一子光源信號和所述第四子調(diào)制光信號進行探測，得到攜帶所述第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三模擬電信號；
所述第二光電探測器，用于對所述第二子光源信號進行探測，得到攜帶所述第二子光源信號的強度信息的第四模擬電信號；
所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述第二模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第三子調(diào)制光信號的強度信息的第二數(shù)字電信號；對所述第三模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三數(shù)字電信號；對所述第四模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第二子光源信號的強度信息的第四數(shù)字電信號，發(fā)送給所述處理器；
所述處理器，用于基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息、所述第二子光源信號的強度信息、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述處理器，用于：
基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息、所述第二子光源信號的強度信息、所述第一分束器的分束比、所述衰減器的透過率、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法為：
其中，IS為所述第三子調(diào)制光信號的強度信息，ILR為所述第二子光源信號的強度信息，IBHD為所述第一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息，k240為所述第一分束器的分束比，η310為所述衰減器的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，xA和pA構(gòu)成所述第二密鑰。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的生成密鑰的設(shè)備，其特征在于，
所述處理器，還用于基于在預(yù)設(shè)次數(shù)的確定第二密鑰的處理過程中確定的第一密鑰和第二密鑰，確定第一密鑰和第二密鑰的轉(zhuǎn)換關(guān)系；獲取所述密鑰生成器生成的第一密鑰，基于所述轉(zhuǎn)換關(guān)系對應(yīng)的逆轉(zhuǎn)換關(guān)系和所述第一密鑰，確定調(diào)整后的第一密鑰；
所述調(diào)制器，具體用于將調(diào)整后的第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
9.一種生成密鑰的方法，其特征在于，所述方法包括：
生成第一密鑰；
將所述第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號；
對所述調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號；
對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得所述第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向所述接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號；
獲取所述第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，將所述第二密鑰進行存儲，其中，所述第二密鑰是將所述第一密鑰調(diào)制到所述第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且所述第二密鑰是與所述接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述獲取所述第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，包括：
檢測所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息；
基于所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，基于所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰，包括：
基于所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息、對所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息進行檢測的外差探測器的探測效率、在檢測所述正則分量信息時所使用的第二光源信號的強度信息、對所述調(diào)制光信號進行分束的分束比、對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減的透過率、以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰，其中，所述第二光源信號與所述第一光源信號具有相同相位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法為：
其中，ηD為所述外差探測器的探測效率，ILO為所述第二光源信號的強度信息，k240為對所述調(diào)制光信號進行分束的分束比，η310為對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，X和P為所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息，xA和pA構(gòu)成所述第二密鑰。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述獲取所述第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，包括：
檢測所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第三光源信號的強度信息和所述第四子調(diào)制光信號與所述第四光源信號相干后的強度信息，其中，所述第三子調(diào)制光信號和所述第四子調(diào)制光信號是對所述第二子調(diào)制光信號進行分束得到的光信號，所述第三光源信號和第四光源信號與所述第一光源信號具有相同相位；
基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第三光源信號的強度信息、所述第四子調(diào)制光信號與所述第四光源信號相干后的強度信息、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第三光源信號的強度信息、所述第四子調(diào)制光信號與所述第四光源信號相干后的強度信息、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰，包括：
基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第三光源信號的強度信息、所述第四子調(diào)制光信號與所述第四光源信號相干后的強度信息、對所述調(diào)制光信號進行分束的分束比、對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減的透過率、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法為：
其中，IS為所述第三子調(diào)制光信號的強度信息，ILR為所述第三光源信號的強度信息，IBHD為所述第四子調(diào)制光信號與所述第四光源信號相干后的強度信息，k240為對所述調(diào)制光信號進行分束的分束比，η310為對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，xA和pA構(gòu)成所述第二密鑰。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
基于在預(yù)設(shè)次數(shù)的確定第二密鑰的處理過程中確定的第一密鑰和第二密鑰，確定第一密鑰和第二密鑰的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
所述將所述第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號，包括：
獲取生成的第一密鑰，基于所述轉(zhuǎn)換關(guān)系對應(yīng)的逆轉(zhuǎn)換關(guān)系和生成的第一密鑰，確定調(diào)整后的第一密鑰；
將調(diào)整后的第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
生成密鑰的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開是關(guān)于量子通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是關(guān)于一種生成密鑰的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，全球信息化程度的逐步加深，人們對通信安全的要求越來越高。?如何保證通信安全就成了人們研究的課題。
[0003] 在不斷地探索的過程中，人們發(fā)現(xiàn)可以通過基于量子力學(xué)原理的量子保密通信體制來保?證密鑰在傳輸過程中的安全。在量子保密通信體制中，密鑰不再以電信號的形式進行傳輸，?而是以量子信號的形式進行傳輸。在量子力學(xué)中，存在一經(jīng)典理論“海森堡測不準原理”，根?據(jù)該理論可以推斷，如果竊聽者在密鑰傳輸?shù)倪^程中進行竊聽，就要對密鑰進行測量。而測?量操作必定會對密鑰的相干態(tài)產(chǎn)生干擾，這樣假如原本量子信號攜帶的密鑰為A，在被竊聽?之后，量子信號攜帶的密鑰為B。發(fā)送端設(shè)備和接收端設(shè)備如果在解密的過程中通過通信發(fā)?現(xiàn)解密的誤碼率超過預(yù)設(shè)閾值，則認為接收端設(shè)備拿到的密鑰B為錯誤的，因此也就知道密?鑰A已泄露。
[0004] 上述密鑰的具體制備過程可以見圖1。在制備模塊中，通過隨機源產(chǎn)生的隨機密鑰對光?源進行調(diào)制，以生成攜帶隨機密鑰的調(diào)制光信號，發(fā)送端設(shè)備直接將隨機密鑰作為初始密鑰?A在本地保存。其中，隨機密鑰可以是例如-1到+1之間的隨機數(shù)，或者-10到+10之間的隨?機數(shù)。由于制備模塊中對光源進行調(diào)制的調(diào)制器件本身存在的缺陷，調(diào)制出的攜帶隨機密鑰?的調(diào)制光并不都能與隨機密鑰相對應(yīng)。因此，通過信道發(fā)送出去的攜帶隨機密鑰的調(diào)制光，?和發(fā)送端設(shè)備在本地保存的初始密鑰A可能并不對應(yīng)。進而，接收端設(shè)備接收到攜帶隨機密?鑰的調(diào)制光時，對攜帶隨機密鑰的調(diào)制光進行探測得到的初始密鑰B與發(fā)送端設(shè)備在本地保?存的初始密鑰A不對應(yīng)。最終，在后處理階段，發(fā)送端設(shè)備會公布少量的初始密鑰A的信息?給接收端設(shè)備，接收端設(shè)備可以確定探測得到的初始密鑰B與發(fā)送端設(shè)備保存的初始密鑰A?不對應(yīng)。這樣發(fā)送端設(shè)備和接收端設(shè)備會丟棄初始密鑰A和B，重新制備并傳輸新的初始密?鑰。周而復(fù)始會大大降低初始密鑰制備和傳輸?shù)某晒β剩斐上到y(tǒng)資源的浪費。發(fā)明內(nèi)容
[0005] 為了克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本公開提供了以下技術(shù)方案：
[0006] 根據(jù)本公開實施例的第一方面，提供一種生成密鑰的設(shè)備，所述設(shè)備包括密鑰生成器、?調(diào)制器、光源發(fā)生器、第一分束器、數(shù)據(jù)獲取器、衰減器以及存儲器，其中：
[0007] 所述密鑰生成器，用于生成第一密鑰；
[0008] 所述調(diào)制器，用于將所述第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號；
[0009] 所述第一分束器，用于對所述調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)?制光信號；
[0010] 所述衰減器，用于對所述第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得所述第一子調(diào)制光信號每?周期包含的光子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向所述接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號；
[0011] 所述數(shù)據(jù)獲取器，用于獲取所述第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，將所述第二密鑰存?儲在所述存儲器中，其中，所述第二密鑰是將所述第一密鑰調(diào)制到所述第一光源信號時出現(xiàn)?誤碼后的密鑰，且所述第二密鑰是與所述接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
[0012] 本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信的密?鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰關(guān)聯(lián)?性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)聯(lián)性?較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)資源?造成浪費。
[0013] 通過衰減器可以對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以將光源發(fā)生器如激光器輸出的功率較?強的激光衰減至CV-QKD協(xié)議要求的極微弱相干態(tài)，即每周期包含的光子數(shù)量低于一百。需?要說明的是，對于CV-QKD系統(tǒng)來說，先對光源信號進行調(diào)制再進行衰減，或先將光源信號?進行衰減再進行調(diào)制，都是可以的。但是，在本公開實施例中，優(yōu)選地先對光源信號進行調(diào)?制再進行衰減。因為，在光源信號進行衰減之前，光源信號的功率還是較強的，其不易受量?子噪聲影響，因此在數(shù)據(jù)獲取器中對其進行測量的精度較高。
[0014] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述設(shè)備還包括第二分束器，所述數(shù)據(jù)獲取器包括外差探測?器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及處理器，其中：
[0015] 所述第二分束器，用于對所述光源發(fā)生器生成的原始光源信號進行分束，得到所述第一?光源信號和第二光源信號；
[0016] 所述外差探測器，用于對所述第二子調(diào)制光信號和所述第二光源信號進行探測，得到攜?帶所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息的第一模擬電信號；
[0017] 所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述第一模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第二子?調(diào)制光信號的正則分量信息的第一數(shù)字電信號，發(fā)送給所述處理器；
[0019] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述處理器，用于：
[0020] 基于所述第二子調(diào)制光信號的正則分量信息、所述外差探測器的探測效率、所述第二光?源信號的強度信息、所述第一分束器的分束比、所述衰減器的透過率、以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)?獲取算法，獲取所述第二密鑰。
[0021] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法為：
[0022]
[0023] 其中，ηD為所述外差探測器的探測效率，ILO為所述第二光源信號的強度信息，k240為所?述第一分束器的分束比，η310為所述衰減器的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，X和P為所述?第二子調(diào)制光信號的正則分量信息，xA和pA構(gòu)成所述第二密鑰。
[0024] 在實施中，在將調(diào)制光信號衰減為量子信號之前，首先對其進行分束，并對分束后的第?二子調(diào)制光信號通過外差探測器進行探測。由于進入外差探測器的第二子調(diào)制光信號和進入?信道的量子信號具有的調(diào)制特性相同，僅在強度上相差線性衰減的大小，因此外差探測器的?探測結(jié)果和實際發(fā)送出去的量子信號之間具有良好的關(guān)聯(lián)性。通過預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，?把探測過程中的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)和衰減時的透過率考慮到對密鑰的影響因素中之后，即可得到?第二子調(diào)制光攜帶的密鑰。此時，第二子調(diào)制光攜帶的密鑰和實際發(fā)送出去的量子信號攜帶?的密鑰之間的關(guān)聯(lián)性就非常好。
[0025] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述設(shè)備還包括第三分束器、第四分束器和第五分束器，所?述數(shù)據(jù)獲取器包括第一光電探測器、第二光電探測器、零差探測器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及處?理器，其中：
[0026] 所述第三分束器，用于對所述光源發(fā)生器生成的原始光源信號進行分束，得到所述第一?光源信號和第二光源信號；
[0027] 所述第五分束器，用于對所述第二子調(diào)制光信號進行分束，得到第三子調(diào)制光信號以及?第四子調(diào)制光信號；
[0028] 所述第一光電探測器，用于對所述第三子調(diào)制光信號進行探測，得到攜帶所述第三子調(diào)?制光信號的強度信息的第二模擬電信號；
[0029] 所述第四分束器，用于對第二光源信號進行分束，得到第一子光源信號以及第二子光源?信號；
[0030] 所述零差探測器，用于對所述第一子光源信號和所述第四子調(diào)制光信號進行探測，得到?攜帶所述第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三模擬電信?號；
[0031] 所述第二光電探測器，用于對所述第二子光源信號進行探測，得到攜帶所述第二子光源?信號的強度信息的第四模擬電信號；
[0032] 所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述第二模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第三子?調(diào)制光信號的強度信息的第二數(shù)字電信號；對所述第三模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶?所述第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三數(shù)字電信號；對?所述第四模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶所述第二子光源信號的強度信息的第四數(shù)字電?信號，發(fā)送給所述處理器；
[0033] 所述處理器，用于基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第一子光源信號與第四?子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息、所述第二子光源信號的強度信息、以及預(yù)設(shè)的第二?數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
[0034] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述處理器，用于：
[0035] 基于所述第三子調(diào)制光信號的強度信息、所述第一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干?后的信號的強度信息、所述第二子光源信號的強度信息、所述第一分束器的分束比、所述衰?減器的透過率、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取所述第二密鑰。
[0036] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法為：
[0037]
[0038]
[0039] 其中，IS為所述第三子調(diào)制光信號的強度信息，ILR為所述第二子光源信號的強度信息，?IBHD為所述第一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息，k240為所述第一?分束器的分束比，η310為所述衰減器的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，xA和pA構(gòu)成所述第二?密鑰。
[0040] 用第一光電探測器、第二光電探測器、零差探測器去替換掉外差探測器對光信號進行探?測。外差探測器可以探測得到第二子調(diào)制光信號的兩個正則分量，即X分量與Y分量。為了?探測得到第二子調(diào)制光信號的兩個正則分量，需要在外差探測器的內(nèi)部對第二子調(diào)制光信號?再次進行分束操作。為了得到精準的探測結(jié)果，就要對外差探測器內(nèi)部的分束比例的一致性?和延時的一致性作較高的要求，當出現(xiàn)偏差時，探測結(jié)果就會存在偏差。進一步地，還可能?需要對數(shù)據(jù)獲取算法進行改進，以對偏差進行補償。而采用第一光電探測器、第二光電探測?器、零差探測器去替換掉外差探測器進行探測，在第一光電探測器、第二光電探測器、零差?探測器內(nèi)部無需再對光信號進行分束操作，這樣對器件本身的要求低，容易實現(xiàn)。
[0041] 在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述處理器，還用于基于在預(yù)設(shè)次數(shù)的確定第二密鑰的處理?過程中確定的第一密鑰和第二密鑰，確定第一密鑰和第二密鑰的轉(zhuǎn)換關(guān)系；獲取所述密鑰生?成器生成的第一密鑰，基于所述轉(zhuǎn)換關(guān)系對應(yīng)的逆轉(zhuǎn)換關(guān)系和所述第一密鑰，確定調(diào)整后的?第一密鑰；
[0042] 所述調(diào)制器，用于將調(diào)整后的第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
[0043] 通過算法確定的與接收端設(shè)備進行通信的密鑰與第一密鑰相差太大，會導(dǎo)致通過算法確?定的與接收端設(shè)備進行通信的密鑰，雖然它和實際發(fā)送出去的量子信號具有良好的關(guān)聯(lián)性，?但實際發(fā)送出去的量子信號的兩個正則分量的概率分布并不能滿足調(diào)制制式的要求。比如對?于高斯調(diào)制，我們希望實際發(fā)送出去的量子信號的兩個正則分量的概率分布分別滿足兩個獨?立的高斯分布。
[0044] 根據(jù)本公開實施例的第二方面，提供一種生成密鑰的方法，該方法通過第一方面所提供?的設(shè)備實現(xiàn)。
[0045] 本公開的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
[0046] 本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信的密?鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰關(guān)聯(lián)?性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)聯(lián)性?較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)資源?造成浪費。
[0049] 圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種CV-QKD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖3-A1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖3-A2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053] 圖3-B是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖4-A是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055] 圖4-B是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056] 圖5-A是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057] 圖5-B是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058] 圖6是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的方法的流程示意圖；
[0059] 圖7是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的方法的流程示意圖；
[0060] 圖8是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的方法的流程示意圖；
[0061] 圖9是根據(jù)一示例性實施例示出的一種生成密鑰的方法的流程示意圖。
[0062] 通過上述附圖，已示出本公開明確的實施例，后文中將有更詳細的描述。這些附圖和文?字描述并不是為了通過任何方式限制本公開構(gòu)思的范圍，而是通過參考特定實施例為本領(lǐng)域?技術(shù)人員說明本公開的概念。
具體實施方式
[0063] 這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，?除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述?的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書?中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0064] 最接近實用的量子保密通信技術(shù)是QKD(Quantum?key?distribution，量子密鑰分發(fā))技?術(shù)，其功能是在已共享部分安全密鑰的前提下，實現(xiàn)對稱密鑰的無條件安全分發(fā)。對于一個?單向QKD系統(tǒng)，其實現(xiàn)方式是，發(fā)送端設(shè)備根據(jù)隨機密鑰對量子信號(量子信號是調(diào)制光?信號經(jīng)過衰減的信號)的相干態(tài)進行編碼，在通過信道傳輸后被接收端設(shè)備進行檢測，然后?發(fā)送端設(shè)備和接收端設(shè)備通過經(jīng)典信道進行后處理，例如測量基比對與數(shù)據(jù)篩選(sifting)、?參數(shù)估計(parameter?estimation,PE)、數(shù)據(jù)糾錯(error?correction,EC)、保密增強(privacy?amplification,PA)，最終使得通信雙方共享同一組安全密鑰。
[0065] QKD技術(shù)從對信息在空間維度上的編碼可以分為DV-QKD(Discrete-Variable?Quantum?Key?Distribution，離散變量量子密鑰分發(fā))技術(shù)和CV-QKD(Continuous-Variable?Quantum?Key?Distribution，連續(xù)變量量子密鑰分發(fā))技術(shù)。
[0066] DV-QKD技術(shù)是對單光子信號進行編碼來實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)。CV-QKD技術(shù)是對極微弱?相干態(tài)進行編碼來實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)。本公開實施例提供的生成密鑰的方法和設(shè)備，主要是?針對CV-QKD系統(tǒng)提出的。
[0067] 在CV-QKD系統(tǒng)中，實現(xiàn)相干態(tài)的編碼過程的主要儀器是調(diào)制器。在調(diào)制器中，根據(jù)具?體采用的協(xié)議，可以采用不同的調(diào)制方式，例如高斯調(diào)制、QPSK(Quadrature?Phase?Shift?Keyin，?四相移相鍵控)調(diào)制等。用于實現(xiàn)不同的調(diào)制方式的調(diào)制器件也有多種，比如IM(Intensity?Modulator，強度調(diào)制器)和PM(Phase?Modulator，相位調(diào)制器)級聯(lián)而成的調(diào)制器件，它?們可以對光源信號進行相位調(diào)制和強度調(diào)制來實現(xiàn)相空間上的任意相干態(tài)的制備。此外，還?可以使用IQ(In-phase?Quadrature，同相正交)調(diào)制器或者DPQPSK(Dual?Polarization?Quadrature，雙極化四相移相鍵控)調(diào)制器等來實現(xiàn)對光源信號進行一個或者兩個偏振方向上?的任意相干態(tài)的制備。
[0068] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的設(shè)備，如圖2所示，該設(shè)備可以包括密鑰?生成器210、調(diào)制器220、光源發(fā)生器230、第一分束器240、數(shù)據(jù)獲取器250、衰減器310?以及存儲器260。該設(shè)備可以是量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的發(fā)送端設(shè)備。
[0069] 在結(jié)構(gòu)方面，密鑰生成器210與調(diào)制器220的電輸入端相連接，可選地，可以電性連接；?光源發(fā)生器230與調(diào)制器220的光輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；調(diào)制器220?的輸出端與第一分束器240的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接。第一分束器
240?包括第一輸出端和第二輸出端，第一分束器240的第二輸出端與數(shù)據(jù)獲取器250的輸入端相?連接，可選地，可以通過光路連接；數(shù)據(jù)獲取器250的輸出端與存儲器260相連接，可選地，?可以電性連接。
240?包括第一輸出端和第二輸出端，第一分束器240的第二輸出端與數(shù)據(jù)獲取器250的輸入端相?連接，可選地，可以通過光路連接；數(shù)據(jù)獲取器250的輸出端與存儲器260相連接，可選地，?可以電性連接。
[0070] 在功能方面，密鑰生成器210用于生成第一密鑰。調(diào)制器220用于將第一密鑰調(diào)制到第?一光源信號上，得到調(diào)制光信號。第一分束器240用于對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子?調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。衰減器310用于對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第?一子調(diào)制光信號每周期包含的光子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制?光信號。數(shù)據(jù)獲取器250用于獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，將第二密鑰存儲在存?儲器260中。
[0071] 其中，第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是?與接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
[0072] 在實施中，光源發(fā)生器230可以產(chǎn)生光源信號，光源信號進入到調(diào)制器220之后，可以?被密鑰生成器210所生成的第一密鑰調(diào)制，生成調(diào)制光信號，調(diào)制光信號攜帶了第一密鑰的?信息。其中，第一密鑰可以是隨機密鑰?？梢酝ㄟ^量子隨機數(shù)發(fā)生器生成一個隨機密鑰，并?可以讓生成的隨機密鑰的概率分布滿足CV-QKD協(xié)議要求的高斯分布或者其他分布。
[0073] 在理想狀態(tài)下，最終從發(fā)送端設(shè)備發(fā)送出的量子信號會攜帶第一密鑰。然而，由于調(diào)制?器220中的器件如AWG(Arbitrary?wave?generator，任意波形發(fā)生器)/ADC(Analog-to-digital?converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、驅(qū)動器、IM(Intensity?Modulator，強度調(diào)制器)/PM(Phase?Modulator，?相位調(diào)制器)的固有缺陷導(dǎo)致調(diào)制不準確，實際上最終從發(fā)送端設(shè)備發(fā)送出去的量子信號攜?帶的并非是第一密鑰。其中對于調(diào)制器220中涉及的器件的固有缺陷，(1)從驅(qū)動器輸出的?電信號來看：電信號的波形存在過沖、震蕩、噪聲等問題，與第一密鑰間也會存在非線性的?問題，以及前置第一密鑰會對后續(xù)調(diào)制出的結(jié)果產(chǎn)生一定影響，輸出的電信號存在時域抖動?差等問題。(2)從光學(xué)調(diào)制器件來看：光學(xué)調(diào)制器件與驅(qū)動器輸出之間的阻抗無法完全匹配，?導(dǎo)致頻率響應(yīng)不一致，交流的影響較大，最終啁啾參數(shù)、消光比不理想，以及工作點不穩(wěn)定。
[0074] 由于調(diào)制器220中涉及的器件導(dǎo)致調(diào)制不準確，第一密鑰會產(chǎn)生一定的變化，因此，調(diào)?制后的調(diào)制光信號實際攜帶了什么樣的數(shù)據(jù)我們是不確定的。故而，需要獲取調(diào)制光信號中?攜帶的密鑰，即第二密鑰。具體做法是，可以通過第一分束器240將調(diào)制光信號進行分束，?得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。第一子調(diào)制光信號可以作為向接收端設(shè)備發(fā)送?的信號，以將制備的密鑰發(fā)送到接收端設(shè)備。第二子調(diào)制光信號則可以作為檢測調(diào)制結(jié)果的?信號。將第二子調(diào)制光信號輸入到數(shù)據(jù)獲取器250中，通過數(shù)據(jù)獲取器250獲取第二子調(diào)制?光信號攜帶的密鑰。由于可以獲知第一分束器240的分束比，因此就可以確定第一子調(diào)制光?信號和第二子調(diào)制光信號的光場態(tài)的對應(yīng)關(guān)系?？梢栽O(shè)置第一分束器240的分束比為50:50，?如果分束比為50:50，則第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號具有相同的強度信息以及相同?的相位信息。由于第一子調(diào)制光信號攜帶的密鑰與光場態(tài)相關(guān)，因此，通過數(shù)據(jù)獲取器250?獲取到的第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰與第一子調(diào)制光信號攜帶的密鑰的關(guān)聯(lián)性較大。其中，?關(guān)聯(lián)性指的是第一子調(diào)制光信號攜帶的密鑰與第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰是一一對應(yīng)的，?甚至是具有線性關(guān)系的。最后，當數(shù)據(jù)獲取器250獲取出第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰之后，?將密鑰存在發(fā)送端設(shè)備本地，用于后續(xù)執(zhí)行后處理操作，以和接收端設(shè)備最終共享一組安全?的密鑰。
[0075] 另外，需要說明的是，在生成密鑰的設(shè)備中，用于傳輸光信號的光路可以是能夠透光的?介質(zhì)，如光纖，優(yōu)選地可以選擇保偏光纖。如果使用保偏光纖，可以保證光信號在傳輸?shù)倪^?程中，不會改變它的偏振狀態(tài)。如果改變了光信號的偏振狀態(tài)，則會影響它的相干態(tài)，最終?光信號攜帶的數(shù)據(jù)也會發(fā)生改變。
[0076] 在實施中，通過衰減器310可以對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以將光源發(fā)生器230如?激光器輸出的功率較強的激光衰減至CV-QKD協(xié)議要求的極微弱相干態(tài)，即每周期包含的光?子數(shù)量低于一百。需要說明的是，對于CV-QKD系統(tǒng)來說，先對光源信號進行調(diào)制再進行衰?減，或先將光源信號進行衰減再進行調(diào)制，都是可以的。但是，在本公開實施例中，優(yōu)選地?先對光源信號進行調(diào)制再進行衰減。因為，在光源信號進行衰減之前，光源信號的功率還是?較強的，其不易受量子噪聲影響，因此在數(shù)據(jù)獲取器250中對其進行測量的精度較高。此外，?不同于調(diào)制器220，分束器和衰減器310都是普通的能量衰減器件，不會對光信號攜帶的數(shù)?據(jù)產(chǎn)生不可測的影響。
[0077] 通過數(shù)據(jù)獲取器250獲取的第二密鑰，經(jīng)過后處理(數(shù)據(jù)篩選、參數(shù)估計、數(shù)據(jù)糾錯、?保密增強)轉(zhuǎn)換為安全密鑰，安全密鑰可以應(yīng)用在保密通信中：在加密階段，可以用安全密?鑰對一段待加密信息進行加密，例如用安全密鑰a與待加密信息b通過函數(shù)y＝f(a，b)進行?加密得到密文y。在解密階段，接收端設(shè)備預(yù)先接收到本實施例中的第一子調(diào)制光信號，對?第一子調(diào)制光信號進行探測得到與第一子調(diào)制光信號對應(yīng)的電信號，通過預(yù)設(shè)的算法確定電?信號攜帶的密鑰，將密鑰同樣經(jīng)過后處理得到安全密鑰a。接收端設(shè)備可以通過安全密鑰a?和函數(shù)y＝f(a，b)的逆函數(shù)，將密文y恢復(fù)成未加密的形式，得到信息b。當然，還有其他?應(yīng)用安全密鑰進行加密的方式，在此不一一進行舉例。
[0078] 可選地，本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備可以用于隨路本振系統(tǒng)，也可以用于本地?本振系統(tǒng)。
[0079] 其中，在CV-QKD系統(tǒng)中，根據(jù)LO(Local?Oscillator，本振光)產(chǎn)生位置可以將CV-QKD?系統(tǒng)分為兩類：LO在發(fā)送端設(shè)備產(chǎn)生的，稱為隨路本振系統(tǒng)；LO在接收端設(shè)備產(chǎn)生的，稱?為本地本振系統(tǒng)。其中，LO可以是本公開實施例中所述的光源信號，用于與量子信號一起進?行密鑰檢測。
[0080] 本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信的密?鑰，獲取的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰關(guān)聯(lián)性?較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)聯(lián)性較弱的?情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β剩瑥亩苊饬藢ο到y(tǒng)資源造成浪?費。
[0081] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的設(shè)備，如圖3-A1所示，該設(shè)備可以包括密?鑰生成器210、調(diào)制器220、光源發(fā)生器230、第一分束器240、衰減器310、數(shù)據(jù)獲取器250?以及存儲器260。生成密鑰的設(shè)備還可以包括第二分束器410，數(shù)據(jù)獲取器250包括外差探測?器451、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452以及處理器453。
[0082] 在結(jié)構(gòu)方面，密鑰生成器210與調(diào)制器220的電輸入端相連接，可選地，可以電性連接；?調(diào)制器220的輸出端與第一分束器240的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接。第一?分束器240包括第一輸出端和第二輸出端。第二分束器410的輸入端與光源發(fā)生器230相連?接，可選地，可以通過光路連接；第一分束器240的第二輸出端與外差探測器451的第一輸?入端相連接，可選地，可以通過光路連接；第二分束器410的第一輸出端與調(diào)制器220的光?輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；第二分束器410的第二輸出端與外差探測器451?的第二輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；外差探測器451的輸出端與第一模數(shù)轉(zhuǎn)?換器452的輸入端相連接，可選地，可以電性連接。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452的輸出端與處理器?453的第一輸入端相連接，可選地，可以電性連接；處理器453的第一輸出端與存儲器
260?相連接，可選地，可以電性連接。
260?相連接，可選地，可以電性連接。
[0083] 在功能方面，第二分束器410用于對光源發(fā)生器生成的原始光源信號進行分束，得到第?一光源信號和第二光源信號。調(diào)制器220用于將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制?光信號。第一分束器240用于對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制?光信號。衰減器310用于對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包?含的光子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號。外差探測器451?用于對第二子調(diào)制光信號和第二光源信號進行探測，得到攜帶第二子調(diào)制光信號的正則分量?信息的第一模擬電信號。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452用于對第一模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜?帶第二子調(diào)制光信號的正則分量信息的第一數(shù)字電信號，發(fā)送給處理器453。處理器453用?于基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二子調(diào)制光?信號攜帶的密鑰。存儲器260用于存儲第二密鑰。
[0084] 其中，第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是?與接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
[0085] 在具體應(yīng)用場景中，首先本實施例提供的生成密鑰的設(shè)備可以應(yīng)用到的器件及其功能介?紹如下：
[0086] (1)激光器：產(chǎn)生連續(xù)的或脈沖式的線偏振的窄線寬激光。
[0087] (2)分束器：將輸入的光信號分為兩路輸出?？蛇x地，可以選擇保偏的分束器。
[0088] (3)調(diào)制器：對光信號進行調(diào)制。調(diào)制器可以包括IM與PM級聯(lián)而成的調(diào)制器、QPSK調(diào)?制器等。
[0089] (4)量子隨機數(shù)發(fā)生器：根據(jù)要求的調(diào)制碼型生成隨機密鑰。具體地，從量子隨機數(shù)發(fā)生?器中獲取隨機數(shù)，而后根據(jù)要求的調(diào)制碼型生成隨機密鑰。
[0090] (5)延時器：可以對輸入的光信號進行延時操作，以匹配其他光路上的信號到達同一個器?件的時差。
[0091] (6)HD(Heterodyne?Detector，外差探測器)：可以對輸入的光信號進行探測，輸出攜帶光?信號的兩個正則分量信息的模擬電信號。
[0092] (7)ADC(Analog-to-digital?converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)：將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。
[0093] (8)衰減器：可以將輸入其的光信號的強度進行衰減。
[0094] 上述器件搭建的生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-A2所示，生成密鑰的設(shè)備內(nèi)部器件?的工作流程如下：
[0095] (1)由激光器產(chǎn)生線偏振、窄線寬、連續(xù)的激光輸入到脈沖生成器生成高消光比的光脈沖。?其中，脈沖的占空比可以控制在1％～99％之間。例如，系統(tǒng)重復(fù)頻率為100MHz，設(shè)置生成?的脈沖的占空比為50％，則通過脈沖生成器對激光進行斬波后所形成的光脈沖的包絡(luò)為5ns?寬方波的波形。然而，不將激光輸入到脈沖生成器生成光脈沖，在將激光輸入到調(diào)制器時，?通過對激光的調(diào)制操作自然會使激光產(chǎn)生不同的周期。但這樣做的缺點是得到的信號并不是?完美的方波，因此當前一周期和現(xiàn)周期的調(diào)制數(shù)據(jù)不相同時，調(diào)制器件無法做到瞬時轉(zhuǎn)換，?而是存在一個轉(zhuǎn)換時間，轉(zhuǎn)換時間內(nèi)的調(diào)制信號是不準確的。因此，在本實施例中優(yōu)選對激?光進行斬波以生成光脈沖，光脈沖即可作為本實施例所述的原始光源信號。
[0096] (2)光脈沖經(jīng)過保偏分束器1被一分為二，一路可以作為第一光源信號，另一路可以作為?第二光源信號。
[0097] (3)通過調(diào)制器將隨機密鑰調(diào)制到第一光源信號上。
[0098] (4)保偏分束器2對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號，?通過第一輸出端向接收端設(shè)備發(fā)送經(jīng)過衰減器進行衰減且符合CV-QKD協(xié)議要求的極微弱相?干態(tài)的第一子調(diào)制光信號。保偏分束器1對原始光源信號進行分束，得到第一光源信號和第?二光源信號。HD對第二子調(diào)制光信號和第二光源信號進行探測，第二子調(diào)制光信號和第二?光源信號同時到達HD。為了讓第二子調(diào)制光信號和第二光源信號可以同時到達HD，可以對?第二光源信號通過延時器進行延時操作。需要說明的是，如果激光器產(chǎn)生的激光是連續(xù)的、?窄線寬的，且相干時間較長，則可以不設(shè)置延時器進行延時操作就可以在HD中得到較為精?準的測量結(jié)果。
[0099] (5)HD對第二子調(diào)制光信號和第二光源信號進行探測，得到攜帶第二子調(diào)制光信號的正?則分量信息的第一模擬電信號，經(jīng)過ADC采樣，得到攜帶第二子調(diào)制光信號的正則分量信息?的第一數(shù)字電信號。在處理器中可以基于第一數(shù)字電信號中攜帶的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的?第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。該數(shù)據(jù)可以作為后續(xù)用于進行CV-QKD協(xié)議中要求的后?處理所使用的發(fā)送端設(shè)備數(shù)據(jù)。需要說明的是，在介紹完本實施例提供的生成密鑰的設(shè)備的?結(jié)構(gòu)之后，會對預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法進行詳細介紹。
[0100] 可選地，圖3-A1中提供的生成密鑰的設(shè)備可以應(yīng)用于本地本振系統(tǒng)中，本地本振系統(tǒng)不?需要發(fā)送端設(shè)備提供LO(光源信號)給接收端設(shè)備。而如果本實施例提供的生成密鑰的設(shè)備?如果要應(yīng)用在隨路本振系統(tǒng)中，就需要在圖3-A1中提供的器件的基礎(chǔ)上，再添加第六分束器?420和合束器430，添加后的生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)見圖3-B。可選地，合束器可以為偏振合?束器。第六分束器420的輸入端與光源發(fā)生器230通過光路連接，第六分束器420的第一輸?出端與合束器的第一輸入端通過光路連接，第六分束器420的第二輸出端與第二分束器410?的輸入端通過光路連接，衰減器310的輸出端與合束器的第二輸入端通過光路連接。
[0101] 第六分束器420用于對光源信號進行分束，得到兩路信號，一路作為LO輸入到合束器?與量子信號進行合束，另一路作為制備攜帶密鑰的量子信號的光源信號。合束器用于將LO?與攜帶密鑰的量子信號進行合束。
[0102] 可選地，如果發(fā)送端設(shè)備采用的是雙偏振調(diào)制方案，由于對光源信號在兩個偏振方向都?需要獨立調(diào)制，因此兩個偏振方向上的生成密鑰的儀器都可以應(yīng)用本實施例中提供的結(jié)構(gòu)。
[0103] 在實施中，例如，第一偏振方向上用于調(diào)制的密鑰為A1，第二偏振方向上用于調(diào)制的密?鑰為A2。通過數(shù)據(jù)獲取器獲取第一偏振方向上的調(diào)制光信號，得到密鑰為B1。通過數(shù)據(jù)獲取?器獲取第二偏振方向上的調(diào)制光信號，得到密鑰為B2。分別將密鑰B1和密鑰B2進行存儲，?用于與接收端設(shè)備進行通信的密鑰。
[0104] 下面將對預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法進行詳細介紹：
[0105] 可選地，處理器用于基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息、外差探測器的探測效率、?第二光源信號的強度信息、第一分束器的分束比、衰減器的透過率、以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲?取算法，獲取第二密鑰。
[0106] 可選地，預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法可以為：
[0107]
[0108] 其中，ηD為外差探測器的探測效率，ILO為第二光源信號的強度信息，k240為第一分束器?240的分束比，η310為衰減器310的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，X和P為第二子調(diào)制光信?號的正則分量信息，xA和pA構(gòu)成第二密鑰。其具體推導(dǎo)過程可以見下面所述：
[0109] 最終從發(fā)送端發(fā)送出去的是攜帶密鑰信息的量子信號，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集到的是調(diào)制光?信號的正則分量轉(zhuǎn)換為模擬電信號的信息，因此假設(shè)預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法主要包括兩個?步驟：
[0110] 一、確定模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集到的模擬電信號與正則分量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
[0111] 二、將外差探測器451的第一輸入端輸入的光信號的正則分量轉(zhuǎn)換為從發(fā)送端設(shè)備發(fā)送出?去的量子信號所攜帶的密鑰。
[0112] 根據(jù)上述思路此處介紹兩種算法思想。以圖3-A1為例。第一種算法，假設(shè)已知下列參數(shù)：?外差探測器451的探測效率ηD，第二光源信號的強度信息ILO，第一子調(diào)制光信號的強度信息?與第二子調(diào)制光信號的強度信息的比值k240，發(fā)送第一子調(diào)制光信號時對第一子調(diào)制光進行?衰減的透過率η310，發(fā)送端設(shè)備等效糾纏態(tài)(雙模壓縮態(tài))的方差(其值是協(xié)議規(guī)定的)VA。?設(shè)xA和pA構(gòu)成第二密鑰，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452采集得到的數(shù)據(jù)為xADC和pADC，根據(jù)其采樣規(guī)?則可以反推出外差探測器451輸出的第二子調(diào)制光信號的正則分量信息為X和P，則可以推知?從衰減器310送入信道的量子信號其兩個正則分量均值為公式2所示：
[0113]
[0114] 與接收端設(shè)備進行通信的密鑰為公式3所示：
[0115] xA＝fx(x310,p310)，pA＝fp(x310,p310)(公式3)
[0116] 對于高斯調(diào)制，上式中的函數(shù)具體為公式4所示：
[0117]
[0118] 需要說明的是，xA和pA在實際系統(tǒng)中可能都取正，可能都取負，也可能是一正一負，共?有四種表示方式，這取決于不同分束器的額外相差定義。
[0119] 上述第一種算法的思路在于分束器等被動器件的透過率是基本恒定的，其可以事先測定。?而激光經(jīng)過這些被動器件其能量變化關(guān)系簡單。
[0120] 第二種算法源自第一種算法。在第一種算法中需要知道許多被動器件的比例系數(shù)，并需?要測定光信號的強度信息。這些參數(shù)實質(zhì)上都是為了確定進入外差探測器451的光信號的強度?信息和從衰減器310送入信道的量子信號的強度信息之間的比值，且在第一種算法中我們假設(shè)?了它們是一種線性關(guān)系。因此，可以在信道中直接接入一個綜合探測效率為ηQD的量子HD，?并進行一個校準過程。量子HD的輸出結(jié)果設(shè)為xhet和phet，它和外差探測器451的探測得到的?X和P之間可以假設(shè)有如下關(guān)系：
[0121]
[0122] 其中， 代表真空噪聲，是一個隨機變量。具體地，在第二種算法中，kx,kp可以通?過下述兩種方式進行推導(dǎo)：
[0123] 1)平均值方法
[0124] 假設(shè)在校準過程中，所發(fā)送的數(shù)據(jù)均值不為零，則考慮到真空噪聲的均值為零，則有：
[0125]
[0126] 其中，<>代表對一段數(shù)據(jù)求平均。
[0127] 2)方差方法
[0128] 假設(shè)在校準過程中，所發(fā)送的數(shù)據(jù)均值為零(或很接近零)，則可以考慮使用統(tǒng)計方差?的方式來計算：
[0129]
[0130] 其中，真空噪聲的方差可以定義為1。ΔX2,ΔP2為X和P的統(tǒng)計方差， 為xhet,phet?的統(tǒng)計方差。
[0131] 在確定出比例系數(shù)kx,kp后，通過外差探測器451的探測結(jié)果可以推知：?x310＝kxX,p310＝kpP。進而得出與接收端設(shè)備進行通信的密鑰為：
[0132] xA＝fx(x310,p310)，pA＝fp(x310,p310)(公式9)
[0133] 對于高斯調(diào)制，上式中的函數(shù)具體為：
[0134]
[0135] 或
[0136]
[0137] 需要說明的是，xA和pA在實際系統(tǒng)中可能都取正，可能都取負，也可能是一正一負，共?有四種表示方式。上述提供的預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法是將第二子調(diào)制信號的探測結(jié)果轉(zhuǎn)換?為與接收端設(shè)備進行通信的密鑰。在可能的情況下，還可以基于第一密鑰、第二子調(diào)制信號?的探測結(jié)果以及其他算法，將第一密鑰、第二子調(diào)制信號的探測結(jié)果進行擬合，得到與接收?端設(shè)備進行通信的密鑰。
[0138] 如果通過算法確定的與接收端設(shè)備進行通信的密鑰與第一密鑰相差太大，則需要重新校?準系統(tǒng)，甚至放棄本輪生成的密鑰。
[0139] 在本實施例中，在將調(diào)制光信號衰減為量子信號之前，首先對其進行分束，并對分束后?的第二子調(diào)制光信號通過HD進行探測。由于進入HD的第二子調(diào)制光信號和進入信道的量?子信號具有的調(diào)制特性相同，僅在強度上相差線性衰減的大小，因此HD的探測結(jié)果和實際?發(fā)送出去的量子信號之間具有良好的關(guān)聯(lián)性。通過預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，把探測過程中?的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)和衰減系數(shù)考慮到對密鑰的影響因素中之后，即可得到第二子調(diào)制光攜帶的?密鑰。此時，第二子調(diào)制光攜帶的密鑰和實際發(fā)送出去的量子信號攜帶的密鑰之間的關(guān)聯(lián)性?就非常好。
[0140] 本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信的密?鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰關(guān)聯(lián)?性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)聯(lián)性?較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)資源?造成浪費。
[0141] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的設(shè)備，如圖4-A所示，該設(shè)備可以包括密?鑰生成器210、調(diào)制器220、光源發(fā)生器230、第一分束器240、衰減器310、數(shù)據(jù)獲取器250?以及存儲器260。該設(shè)備還可以包括第三分束器510、第四分束器520和第五分束器530，數(shù)?據(jù)獲取器250具體可以包括第一光電探測器551、第二光電探測器552、零差探測器553、第?二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554以及處理器453。
[0142] 在結(jié)構(gòu)方面，密鑰生成器210與調(diào)制器220的電輸入端相連接，可選地，可以電性連接；?調(diào)制器220的輸出端與第一分束器240的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接。第一?分束器240包括第一輸出端和第二輸出端。第三分束器510的輸入端與光源發(fā)生器230相連?接，可選地，可以通過光路連接；第三分束器510的第一輸出端和調(diào)制器220的光輸入端相?連接，可選地，可以通過光路連接；第一分束器240的第二輸出端與第五分束器530的輸入?端相連接，可選地，可以通過光路連接；第五分束器530的第一輸出端與第一光電探測器551?的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；第一光電探測器551的輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)?換器554的第一輸入端相連接，可選地，可以電性連接。第五分束器530的第二輸出端與零?差探測器553的第一輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；零差探測器553的輸出端?與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554的第二輸入端相連接，可選地，可以電性連接。第三分束器510的第?二輸出端與第四分束器520的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；第四分束器
520?的第一輸出端與零差探測器553的第二輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；第四分?束器520的第二輸出端與第二光電探測器552的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；?第二光電探測器552的輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554的第三輸入端相連接，可選地，可以電?性連接。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554的輸出端與處理器453的第一輸入端相連接，可選地，可以電?性連接；處理器453的第一輸出端與存儲器260相連接，可選地，可以電性連接。
520?的第一輸出端與零差探測器553的第二輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；第四分?束器520的第二輸出端與第二光電探測器552的輸入端相連接，可選地，可以通過光路連接；?第二光電探測器552的輸出端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554的第三輸入端相連接，可選地，可以電?性連接。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554的輸出端與處理器453的第一輸入端相連接，可選地，可以電?性連接；處理器453的第一輸出端與存儲器260相連接，可選地，可以電性連接。
[0143] 在功能方面，調(diào)制器220用于將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。第?一分束器240用于對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。第?三分束器510用于對光源發(fā)生器生成的原始光源信號進行分束，得到第一光源信號和第二光?源信號。第五分束器530用于對第二子調(diào)制光信號進行分束，得到第三子調(diào)制光信號以及第?四子調(diào)制光信號。第一光電探測器551用于對第三子調(diào)制光信號進行探測，得到攜帶第三子?調(diào)制光信號的強度信息的第二模擬電信號。第四分束器520用于對第二光源信號進行分束，?得到第一子光源信號以及第二子光源信號。衰減器310用于對第一子調(diào)制光信號進行衰減，?以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第?一子調(diào)制光信號。零差探測器553用于對第一子光源信號和第四子調(diào)制光信號進行探測，得?到攜帶第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三模擬電信號。?第二光電探測器552用于對第二子光源信號進行探測，得到攜帶第二子光源信號的強度信息?的第四模擬電信號。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器554用于對第二模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶第?三子調(diào)制光信號的強度信息的第二數(shù)字電信號；對第三模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶?第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三數(shù)字電信號；對第四?模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶第二子光源信號的強度信息的第四數(shù)字電信號。處理器?453用于基于第三子調(diào)制光信號的強度信息、第一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干后的?信號的強度信息、第二子光源信號的強度信息、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密?鑰。
[0144] 其中，本實施例中提供的生成密鑰的設(shè)備與上一實施例提供的生成密鑰的設(shè)備的最主要?的區(qū)別就是，用本實施例中的第一光電探測器551、第二光電探測器552、零差探測器553替?換掉上一實施例中的外差探測器451。上一實施例中外差探測器451探測的是第二子調(diào)制光?信號的正則分量，而本實施例通過第一光電探測器551探測第二子調(diào)制光信號的強度信息，?通過第二光電探測器552探測第一光源信號的強度信息，通過零差探測器553探測第二子調(diào)?制光信號與第一光源信號相干后的信號的強度信息。在確定這三個強度信息之后，可以推算?出第二子調(diào)制光信號與第一光源信號的相位差。最后，第二子調(diào)制光信號的強度信息、第二?子調(diào)制光信號與第一光源信號的相位差與第二子調(diào)制光的正則分量之間有一轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此，?只要知道它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，當確定了第二子調(diào)制光信號的強度信息、第二子調(diào)制光信號?與第一光源信號的相位差之后，就可以確定第二子調(diào)制光的正則分量。那么，本實施例中通?過預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法獲取第二密鑰的問題，就轉(zhuǎn)換為確定第二子調(diào)制光信號的強度信?息、第二子調(diào)制光信號與第一光源信號的相位差的問題。之后如何通過第二子調(diào)制光的正則?分量獲取第二密鑰的方法依然可以采用上一實施例提供的方法。
[0145] 至于為什么要用第一光電探測器551、第二光電探測器552、零差探測器553去替換掉上?一實施例中的外差探測器451，是因為外差探測器451可以探測得到第二子調(diào)制光信號的兩?個正則分量，即X分量與Y分量。為了探測得到第二子調(diào)制光信號的兩個正則分量，需要在?外差探測器451的內(nèi)部對第二子調(diào)制光信號再次進行分束操作。為了得到精準的探測結(jié)果，?就要對外差探測器451內(nèi)部的分束比例的一致性和延時的一致性作較高的要求，當出現(xiàn)偏差?時，探測結(jié)果就會存在偏差。進一步地，還可能需要對數(shù)據(jù)獲取算法進行改進，以對偏差進?行補償。本實施例中采用第一光電探測器551、第二光電探測器552、零差探測器553去替換?掉上一實施例中的外差探測器451，在第一光電探測器551、第二光電探測器552、零差探測?器553內(nèi)部無需再對光信號進行分束操作，這樣對器件本身的要求低，容易實現(xiàn)。
[0146] 可選地，處理器用于基于第三子調(diào)制光信號的強度信息、第一子光源信號與第四子調(diào)制?光信號相干后的信號的強度信息、第二子光源信號的強度信息、第一分束器的分束比、衰減?器的透過率、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
[0147] 可選地，預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法可以為：
[0148]
[0149] 其中，IS為第三子調(diào)制光信號的強度信息，ILR為第二子光源信號的強度信息，IBHD為第?一子光源信號與第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息，k240為第一分束器的分束比，?η310為衰減器的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，xA和pA構(gòu)成第二密鑰。
[0150] 在實施中，對于預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，假設(shè)：第三子調(diào)制光信號的強度信息為IS，?第二子光源信號的強度信息為ILR，第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強?度信息為IBHD。第四分束器520以及第五分束器530的分束比都是50:50。處理器453基于?第三子調(diào)制光信號的強度信息IS、第一子光源信號以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強?度信息IBHD、第四數(shù)字電信號攜帶的第二子光源信號的強度信息ILR，確定第二子調(diào)制光信號?的正則分量X和P。這些轉(zhuǎn)換關(guān)系在確定第四分束器520以及第五分束器530的分束比、探?測器的轉(zhuǎn)換效率的情況下，就可以確定。
[0151] 其中，假設(shè)第一光電探測器探測到的數(shù)據(jù)為 其光電轉(zhuǎn)換效率為ηE1；第二光電探測?器探測到的數(shù)據(jù)為 其光電轉(zhuǎn)換效率為ηE2；零差探測器探測到的數(shù)據(jù)為VBHD，其綜合光?電轉(zhuǎn)換效率為ηBHD，則有公式13所示的關(guān)系：
[0152]
[0153] 基于IS、ILR、IBHD以及公式14，確定第二子調(diào)制光信號的與第一光源信號的相位差信?息
[0154]
[0155] 可選地，在本實施例中，可以將零差探測器553換成第三光電探測器，假設(shè)第三光電探?測器探測到的第二子調(diào)制光信號的與第一光源信號相干后的信號的強度信息為IPD?；贗S、?ILR、IPD以及公式15，確定第二子調(diào)制光信號的與第一光源信號的相位差信息[0156]
[0157] 在確定IS和 后，以第一光源信號為參考點，第二子調(diào)制光信號的正則分量X和P可以?表示為公式16的形式：
[0158]
[0159] 第二子調(diào)制光信號的正則分量X和P與從衰減器310送入信道的量子信號其兩個正則分量?的關(guān)系為：
[0160]
[0161] 在得到x310和p310后，與接收端設(shè)備進行通信的密鑰為：
[0162] xA＝fx(x310,p310),pA＝fp(x310,p310)(公式18)
[0163] 其中，fx,fp是兩個函數(shù)，根據(jù)不同的調(diào)制制式有所區(qū)別。對于高斯調(diào)制而言，上述函數(shù)?關(guān)系十分簡單，以發(fā)送方等效糾纏態(tài)(雙模壓縮態(tài))的方差為VA為例，上述關(guān)系即為：
[0164]
[0165] 在實施中，xA和pA在實際系統(tǒng)中可能都取正，可能都取負，也可能是一正一負，共有四?種表示方式。此外，還需要說明的是，如果第四分束器520以及第五分束器530不是理想的分?束器，還可以確定第四分束器520以及第五分束器530的標定的兩個參數(shù)。以第四分束器520?為例，第一個參數(shù)是，從第四分束器520的輸入端到分束器的第一輸出端的透過率，記為η41。?第二個參數(shù)是，從第四分束器520的輸入端到分束器的第二輸出端的透過率，記為η42。相同?地，第五分束器530也存在兩個參數(shù)，即η51和η52。則有公式20和公式21所示的修正關(guān)系：
[0166] 或
[0167] 以及：
[0168]
[0169] 上述器件搭建的生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-B所示，生成密鑰的設(shè)備內(nèi)部器件?的工作流程如下：
[0170] (1)由激光器產(chǎn)生線偏振、窄線寬、連續(xù)的激光輸入到脈沖生成器生成高消光比的光脈沖。?其中，脈沖的占空比可在控制在1％～99％之間。
[0171] (2)光脈沖經(jīng)過保偏分束器1被一分為二，一路可以作為第一光源信號，另一路可以作為?第二光源信號。
[0172] (3)通過調(diào)制器將隨機密鑰調(diào)制到第一光源信號上。
[0173] (4)保偏分束器2對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號，?通過第一輸出端向接收端設(shè)備發(fā)送經(jīng)過衰減器進行衰減且符合CV-QKD協(xié)議要求的極微弱相?干態(tài)的第一子調(diào)制光信號。保偏分束器3對第二子調(diào)制光信號進行分束，得到第三子調(diào)制光?信號以及第四子調(diào)制光信號。保偏分束器4對第二光源信號進行分束，得到第一子光源信號?以及第二子光源信號。將第三子調(diào)制光信號輸入到PD1中進行探測。將第二子光源信號輸入?到PD2中進行探測。將第四子調(diào)制光信號和第一子光源信號輸入到BHD中進行探測。
[0174] 如果要求第四子調(diào)制光信號和第一子光源信號同時到達BHD，可以對第一子光源信號通?過延時器進行延時操作。需要說明的是，如果激光器產(chǎn)生的激光是連續(xù)的、窄線寬的，且相?干時間較長，則可以不設(shè)置延時器進行延時操作就可以在BHD中得到較為精準的測量結(jié)果。
[0175] (5)PD1對第三子調(diào)制光信號進行探測，得到攜帶第三子調(diào)制光信號的強度信息的第二模?擬電信號。BHD對第一子光源信號和第四子調(diào)制光信號進行探測，得到攜帶第一子光源信號?以及第四子調(diào)制光信號相干后的信號的強度信息的第三模擬電信號。PD2對第二子光源信號?進行探測，得到攜帶第二子光源信號的強度信息的第四模擬電信號。經(jīng)過ADC采樣，可以將?上述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的形式，這樣便于處理器對這些數(shù)字電信號攜帶的信息進?行運算或者處理。在處理器中可以基于這些數(shù)字電信號攜帶的信息以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取?算法，獲取第二密鑰。該數(shù)據(jù)可以作為后續(xù)用于進行CV-QKD協(xié)議中要求的后處理所使用的?發(fā)送端設(shè)備數(shù)據(jù)。
[0176] 可選地，本實施例中提供的生成密鑰的設(shè)備可以應(yīng)用于本地本振系統(tǒng)中，本地本振系統(tǒng)?不需要發(fā)送端設(shè)備提供LO(光源信號)給接收端設(shè)備。而如果本實施例提供的生成密鑰的設(shè)?備如果要應(yīng)用在隨路本振系統(tǒng)中，就需要在已提供的器件的基礎(chǔ)上，再添加一個分束器和一?個合束器。可選地，合束器可以為偏振合束器。
[0177] 可選地，如果發(fā)送端設(shè)備采用的是雙偏振調(diào)制方案，由于對光源信號在兩個偏振方向都?需要獨立調(diào)制，因此兩個偏振方向上的生成密鑰的儀器都可以應(yīng)用本實施例中提供的結(jié)構(gòu)。
[0178] 在本實施例中，用第一光電探測器551、第二光電探測器552、零差探測器553去替換掉?上一實施例中的外差探測器451，避免了外差探測器451為了探測得到第二子調(diào)制光信號的?兩個正則分量而需要在外差探測器451的內(nèi)部對第二子調(diào)制光信號再次進行分束的操作弊?端。在本實施例中，無需對進入零差探測器553的信號再次分束，從而省去了需要對數(shù)據(jù)獲?取算法進行改進，以對外差探測器451才會帶來的分束和延時造成的偏差進行補償?shù)牟襟E。?如果將零差探測器553換成第三光電探測器，則生成密鑰的設(shè)備包含的器件更加簡單。
[0179] 本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信的密?鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰關(guān)聯(lián)?性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)聯(lián)性?較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β剩瑥亩苊饬藢ο到y(tǒng)資源?造成浪費。
[0180] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的設(shè)備，如圖5-A所示，該設(shè)備可以包括密?鑰生成器210、調(diào)制器220、光源發(fā)生器230、第一分束器240、第二分束器410、外差探測?器451、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452、處理器453、衰減器310以及存儲器260。
[0181] 在結(jié)構(gòu)方面，調(diào)制器220的輸出端與第一分束器240的輸入端相連接，可選地可以通過?光路連接。第一分束器240包括第一輸出端和第二輸出端。第二分束器410的輸入端與光源?發(fā)生器230相連接，可選地可以通過光路連接，第一分束器240的第二輸出端與外差探測器?451的第一輸入端相連接，可選地可以通過光路連接，第二分束器410的第一輸出端與調(diào)制?器220的光輸入端相連接，可選地可以通過光路連接，第二分束器410的第二輸出端與外差?探測器451的第二輸入端相連接，可選地可以通過光路連接，外差探測器451的輸出端與第?一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452的輸入端相連接，可選地可以電性連接。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452的輸出端與?處理器453的第一輸入端相連接，可選地可以電性連接，處理器453的第一輸出端與存儲器?260相連接，可選地可以電性連接。處理器453的第二輸入端與密鑰生成器210的輸出端相?連接，可選地可以電性連接，處理器453的第二輸出端與調(diào)制器220的電輸入端相連接，可?選地可以電性連接。
[0182] 在功能方面，調(diào)制器220用于將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。第?一分束器240用于對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。第?二分束器410用于對原始光源信號進行分束，得到第一光源信號和第二光源信號。衰減器310?用于對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子數(shù)量低于預(yù)?設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號。外差探測器451用于對第二子調(diào)制光?信號和第二光源信號進行探測，得到攜帶第二子調(diào)制光信號的正則分量信息的第一模擬電信?號。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器452用于對第一模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到攜帶第二子調(diào)制光信號?的正則分量信息的第一數(shù)字電信號。處理器453用于基于第一數(shù)字電信號中攜帶的正則分量?信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。存儲器260用于存儲第二密鑰。其中，?第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是與接收端設(shè)?備進行通信時待使用的密鑰。處理器453還用于基于在預(yù)設(shè)次數(shù)的確定第二密鑰的處理過程?中確定的第一密鑰和第二密鑰，確定第一密鑰和第二密鑰的轉(zhuǎn)換關(guān)系；獲取密鑰生成器210?生成的第一密鑰，基于轉(zhuǎn)換關(guān)系對應(yīng)的逆轉(zhuǎn)換關(guān)系和第一密鑰，確定調(diào)整后的第一密鑰。調(diào)?制器220用于將調(diào)整后的第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
[0183] 具體地，處理器453還用于基于在預(yù)設(shè)次數(shù)的確定第二密鑰的處理過程中確定的第一密?鑰和第二密鑰，確定第一密鑰和第二密鑰的轉(zhuǎn)換函數(shù)y＝f(x)，其中，y為第二密鑰，x為第一?密鑰；獲取密鑰生成器210生成的第一密鑰x1，將y＝x1，代入y＝f(x)的逆函數(shù)，得到x2，作?為調(diào)整后的第一密鑰。
[0184] 在實施中，導(dǎo)致通過算法確定的與接收端設(shè)備進行通信的密鑰與第一密鑰相差太大的原?因可能有多樣，比如IM的偏置點出現(xiàn)了明顯的漂移等。通過算法確定的與接收端設(shè)備進行通?信的密鑰與第一密鑰相差太大，會導(dǎo)致通過算法確定的與接收端設(shè)備進行通信的密鑰，雖然?它和實際發(fā)送出去的量子信號具有良好的關(guān)聯(lián)性，但實際發(fā)送出去的量子信號的兩個正則分?量的概率分布并不能滿足調(diào)制制式的要求。比如對于高斯調(diào)制，我們希望實際發(fā)送出去的量?子信號的兩個正則分量的概率分布分別滿足兩個獨立的高斯分布。
[0185] 在實施中，如果第二密鑰與第一密鑰相差太大，則需要重新校準系統(tǒng)，甚至放棄本輪生?成的密鑰。在本實施例中，提供的生成密鑰的設(shè)備可以使得通過算法確定的與接收端設(shè)備進?行通信的密鑰與第一密鑰相差不大，從而無需放棄本輪生成的密鑰。本實施例提供一種從數(shù)?據(jù)層面對系統(tǒng)進行校準的方式，即通過數(shù)據(jù)預(yù)補償操作對系統(tǒng)進行校準。
[0186] 出現(xiàn)上述種情況時，一一對所有器件進行問題排查是必要的，但這種操作方式也存在一?定的困難性。因此，在本實施例中，提出通過數(shù)據(jù)預(yù)補償操作來修正調(diào)制結(jié)果出現(xiàn)的明顯的?定向偏差的情況。舉個例子對定向偏差進行說明，如果大量重復(fù)地將數(shù)據(jù)X1和P1調(diào)制到量子?信號上，調(diào)制后量子信號的檢測結(jié)果是X2和P2，則定向偏差描述的是X2、P2的均值偏離X1、?P1的情況。其中，-X1≠0，-P1≠0。與此相對的情況可以稱之為噪聲性偏差，即?當X2≠X1，P2≠P1時，-X1＝0，-P1＝0。
[0187] 由于在本實施例中，是從數(shù)據(jù)層面對系統(tǒng)進行校準的，無法實際改善調(diào)制器220包含的器?件的物理特性，因此系統(tǒng)的噪聲性調(diào)制誤差依然存在，所以通過探測結(jié)果計算與接收端設(shè)備?進行通信的密鑰仍然是必要的。
[0188] 在具體應(yīng)用場景中，生成密鑰的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-B所示，生成密鑰的設(shè)備內(nèi)部?的工作流程如下：
[0189] (1)由激光器產(chǎn)生線偏振、窄線寬、連續(xù)的激光輸入到脈沖生成器生成高消光比的光脈沖。?其中，脈沖的占空比可在控制在1％～99％之間。
[0190] (2)光脈沖經(jīng)過保偏分束器1被一分為二，一路可以作為第一光源信號，另一路可以作為?第二光源信號。
[0191] (3)通過調(diào)制器對第一光源信號進行調(diào)制。但是這里調(diào)制所用的數(shù)據(jù)不再是從量子隨機數(shù)?發(fā)生器直接獲取過來的，而實際采用的是補償后的數(shù)據(jù)。具體地，補償后的數(shù)據(jù)是隨機密鑰?根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表，進行預(yù)補償操作而得到的。需要說明的是，在系統(tǒng)初始化時，數(shù)據(jù)?預(yù)補償關(guān)系表是原始映射，即沒有任何補償操作。
[0192] (4)保偏分束器2對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號，?通過第一輸出端向接收端設(shè)備發(fā)送經(jīng)過衰減器進行衰減且符合CV-QKD協(xié)議要求的極微弱相?干態(tài)的第一子調(diào)制光信號。保偏分束器1對原始光源信號進行分束，得到第一光源信號和第?二光源信號。HD對第二子調(diào)制光信號和第二光源信號進行探測，第二子調(diào)制光信號和第二?光源信號同時到達HD。為了讓第二子調(diào)制光信號和第二光源信號可以同時到達HD，可以對?第二光源信號通過延時器進行延時操作。
[0193] (5)HD對第二子調(diào)制光信號和第二光源信號進行探測，得到攜帶第二子調(diào)制光信號的正?則分量信息的第一模擬電信號，經(jīng)過ADC采樣，得到攜帶第二子調(diào)制光信號的正則分量信息?的第一數(shù)字電信號。在處理器中可以基于第一數(shù)字電信號中攜帶的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的?第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
[0194] (6)還需要在處理器中，將量子隨機數(shù)發(fā)生器生成的第一密鑰與用于調(diào)制該第二子調(diào)制光?信號的補償后的密鑰數(shù)據(jù)進行比對，以根據(jù)比對結(jié)果去更新前面所述的數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表。?可以見得，該數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表是根據(jù)系統(tǒng)調(diào)制特性動態(tài)變化的。如果系統(tǒng)調(diào)制特性變化較?為緩慢，則更新后的數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表可能與更新前的數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表一致。
[0195] 本實施例中提出的通過數(shù)據(jù)預(yù)補償操作對系統(tǒng)進行校準的目的是盡量減小調(diào)制器220中?產(chǎn)生的定向偏差，因此數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表記錄的關(guān)系其實是調(diào)制數(shù)據(jù)(xmod,pmod)和調(diào)制后輸?出的結(jié)果的平均值 之間的關(guān)系，調(diào)制數(shù)據(jù)與調(diào)制后輸出的結(jié)果的平均值的關(guān)系式可?以見公式22：
[0196]
[0197] 為了確定上述公式22中的函數(shù)fx,fp，可以根據(jù)獲取的第二密鑰的每一組正則分量，統(tǒng)?計獲取的第二密鑰的平均值。如果在系統(tǒng)初始化過后的可以用于進行統(tǒng)計的數(shù)據(jù)量不夠大，?為了提高準確性，可以累積多次生成密鑰的正則分量時再進行統(tǒng)計。
[0198] 但如果系統(tǒng)調(diào)制特性變化較快，則可以根據(jù)上次統(tǒng)計的結(jié)果，和本次統(tǒng)計的結(jié)果進行推?算，得到預(yù)測出的下一次生成密鑰時的數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表。比如，假設(shè)第i次進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，?得到的函數(shù)為fxi,fpi，則對于同一組調(diào)制數(shù)據(jù)(xmodi,pmodi)，前i次統(tǒng)計得到的獲取的第二密?鑰的平均值是一個序列 根據(jù)此序列有多種方式可以外推出第i+1個數(shù)值可?以作為下一次生成密鑰時對數(shù)據(jù)預(yù)補償關(guān)系表的一種預(yù)測。在這種情況中，不可避免的會出?現(xiàn)預(yù)測誤差。但由于，第一，實際中系統(tǒng)調(diào)制特一般不可能變化十分迅速的變化，第二，當?實際中系統(tǒng)調(diào)制特確實變化十分迅速時，通過合適的預(yù)測方式預(yù)測出下一次生成密鑰時的數(shù)?據(jù)預(yù)補償關(guān)系表是具備一定效果的。其中，合適的預(yù)測方式如數(shù)字PID控制算法。
[0199] 假設(shè)隨機密鑰是按照調(diào)制制式所要求的概率分布生成的，記為xori,pori。經(jīng)過補償后的數(shù)?據(jù)記為xmod,pmod。本實施例中所述的數(shù)據(jù)預(yù)補償操作就是基于xori,pori求得xmod,pmod的操作。?其中，xori,pori可以作為原始密鑰，xmod,pmod可以作為第二密鑰。
[0200] 存在多種方法能夠使得實際發(fā)送出去的量子信號的兩個正則分量的概率分布滿足調(diào)制制?式所要求的概率分布。在本實施例中選取一種簡單的方式進行介紹：令則有如下關(guān)系：
[0201] xori＝fx(xmod,pmod)，pori＝fp(xmod,pmod)(公式23)
[0202] 基于xori,pori，求得滿足函數(shù)fx,fp關(guān)系的xmod,pmod，可以表述為fx,fp的逆函數(shù)，即：
[0203]
[0204] 當存在多個逆函數(shù)時，可以選擇這些逆函數(shù)中的任意一個。優(yōu)選地可以選擇距離?(xori,pori)最近的一個原象，即(xmod-xori)2+(pmod-pori)2的最小值對應(yīng)的那個逆函數(shù)。
[0205] 可選地，本實施例提供的數(shù)據(jù)預(yù)補償操作同樣可以應(yīng)用于采用第一光電探測器551、第二?光電探測器552、零差探測器553替換的外差探測器451的生成密鑰的設(shè)備中。
[0206] 本實施例提出了在生成密鑰的設(shè)備中增加了數(shù)據(jù)預(yù)補償操作，它可以解決由于調(diào)制器220?的定向偏差而導(dǎo)致的實際調(diào)制結(jié)果不符合調(diào)制制式所要求的概率分布的問題。此外，將調(diào)制?器220的噪聲性偏差，在生成用于進行調(diào)制的密鑰時對密鑰進行補償，以最終達到實際發(fā)送出?的量子信號攜帶的密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰，它們之間既具有較高的關(guān)聯(lián)性，它?們又都符合調(diào)制制式所要求的概率分布的效果。
[0207] 本公開實施例提供的生成密鑰的設(shè)備，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信的密?鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰關(guān)聯(lián)?性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)聯(lián)性?較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)資源?造成浪費。
[0208] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的方法，如圖6所示，該方法的處理流程可?以包括如下的步驟：
[0209] 步驟S710，生成第一密鑰。
[0210] 步驟S720，將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
[0211] 在實施中，可以通過光源發(fā)生器如激光器生成第一光源信號，通過密鑰生成器如量子隨?機數(shù)發(fā)生器生成第一密鑰。
[0212] 步驟S730，對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。
[0213] 在實施中，可以通過分束器對調(diào)制光信號進行分束。
[0214] 步驟S740，對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子?數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號。
[0215] 在實施中，通過衰減器進行衰減的第一子調(diào)制光信號可以通過光路如光纖自動傳播到接?收端設(shè)備。
[0216] 步驟S750，獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的第二密鑰，將第二密鑰存儲在存儲器中，其中，?第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是與接收端設(shè)?備進行通信時待使用的密鑰。
[0217] 在實施中，可以通過數(shù)據(jù)獲取器獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰，通過存儲器如存儲?器將第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰存儲，后續(xù)用于與接收端設(shè)備進行通信。
[0218] 在實施中，可以通過光源發(fā)生器產(chǎn)生第一光源信號，第一光源信號進入到調(diào)制器之后，?可以被密鑰生成器所生成的第一密鑰調(diào)制，生成調(diào)制光信號，調(diào)制光信號攜帶了第一密鑰。?其中，第一密鑰可以是隨機密鑰。可以通過量子隨機數(shù)發(fā)生器生成一個隨機密鑰，并可以讓?生成的隨機密鑰的概率分布滿足CV-QKD協(xié)議要求的高斯分布。
[0219] 在理想狀態(tài)下，最終從發(fā)送端設(shè)備發(fā)送出的調(diào)制光信號即量子信號攜帶第一密鑰。然而，?由于調(diào)制器中涉及的器件如AWG/ADC、驅(qū)動器、IM/PM的固有缺陷導(dǎo)致調(diào)制不準確，實際?上最終從發(fā)送端設(shè)備發(fā)送出去的量子信號攜帶的并非是第一密鑰。其中對于調(diào)制器中涉及的?器件的固有缺陷，(1)從驅(qū)動器輸出的電信號來看：電信號的波形存在過沖、震蕩、噪聲等?問題，與第一密鑰間也會存在非線性的問題，以及前置第一密鑰會對后續(xù)調(diào)制出的結(jié)果產(chǎn)生?一定影響，輸出的電信號存在時域抖動差等問題。(2)從光學(xué)調(diào)制器件來看：光學(xué)調(diào)制器件?與驅(qū)動器輸出之間的阻抗無法完全匹配，導(dǎo)致頻率響應(yīng)不一致，交流的影響較大，最終啁啾?參數(shù)、消光比不理想，以及工作點不穩(wěn)定。
[0220] 由于調(diào)制器中涉及的器件導(dǎo)致調(diào)制不準確，因此，調(diào)制后的調(diào)制光信號實際攜帶了什么?樣的數(shù)據(jù)我們是不確定的。故而，需要獲取調(diào)制光信號攜帶的密鑰。具體做法是，可以通過?第一分束器將調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。第一子調(diào)?制光信號可以作為向接收端設(shè)備發(fā)送的信號，以將制備的密鑰發(fā)送到接收端設(shè)備。第二子調(diào)?制光信號則可以作為檢測調(diào)制結(jié)果的信號。將第二子調(diào)制光信號輸入到數(shù)據(jù)獲取器中，通過?數(shù)據(jù)獲取器獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰。由于可以獲知第一分束器的分束比，可以設(shè)?置為50:50。如果分束比為50:50，則第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號具有相同的光場?態(tài)。由于第一子調(diào)制光信號攜帶的密鑰與光場態(tài)相關(guān)，因此，通過數(shù)據(jù)獲取器獲取的第二子?調(diào)制光信號攜帶的密鑰與實際中第一子調(diào)制光信號攜帶的密鑰的關(guān)聯(lián)性較大。其中，關(guān)聯(lián)性?指的是第一子調(diào)制光信號攜帶的密鑰與第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰是一一對應(yīng)的，甚至是?具有線性關(guān)系的。最后，當數(shù)據(jù)獲取器獲取出第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰之后，將密鑰存?在發(fā)送端設(shè)備本地，用于后續(xù)執(zhí)行后處理操作，以和接收端設(shè)備最終共享一組安全的密鑰。
[0221] 在實施中，可以通過衰減器可以對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以將光源發(fā)生器如激光?器輸出的功率較強的激光衰減至CV-QKD協(xié)議要求的極微弱相干態(tài)。需要說明的是，對于?CV-QKD系統(tǒng)來說，先對光源信號進行調(diào)制再進行衰減，或先將光源信號進行衰減再進行調(diào)?制，都是可以的。但是，在本公開實施例中，優(yōu)選地先對光源信號進行調(diào)制再進行衰減。因?為，在光源信號進行衰減之前，光源信號的功率還是較強的，其不易受量子噪聲影響，因此?在數(shù)據(jù)獲取器中對其進行測量的精度較高。此外，不同于調(diào)制器，分束器和衰減器都是普通?的能量衰減器件，不會對光信號攜帶的數(shù)據(jù)產(chǎn)生不可測的影響。
[0222] 可選地，本公開實施例提供的生成密鑰的方法可以用于隨路本振系統(tǒng)，也可以用于本地?本振系統(tǒng)。
[0223] 通過本公開實施例提供的生成密鑰的方法，，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行?通信的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰?關(guān)聯(lián)性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)?聯(lián)性較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)?資源造成浪費。
[0224] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的方法，如圖7所示，該方法的處理流程可?以包括如下的步驟：
[0225] 步驟S810，生成第一密鑰。
[0226] 步驟S820，將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
[0227] 在實施中，可以通過光源發(fā)生器如激光器生成第一光源信號，通過密鑰生成器如量子隨?機數(shù)發(fā)生器生成第一密鑰。
[0228] 步驟S830，對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。
[0229] 在實施中，可以通過分束器對調(diào)制光信號進行分束。
[0230] 步驟S840，對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子?數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號。
[0231] 在實施中，通過分束器分束得到的第一子調(diào)制光信號可以通過光路如光纖自動傳播到接?收端設(shè)備。
[0232] 步驟S850，檢測第二子調(diào)制光信號的正則分量信息。
[0233] 在實施中，可以通過外差探測器對第二子調(diào)制光信號進行檢測，并得到其攜帶的正則分?量信息。
[0234] 步驟S860，基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取?第二密鑰。
[0235] 在實施中，可以在處理器中，基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)?據(jù)獲取算法，確定第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰。
[0236] 步驟S870，將第二密鑰進行存儲，其中，第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時?出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是與接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
[0237] 在實施中，可以通過數(shù)據(jù)獲取器獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰，通過存儲器如存儲?器將數(shù)據(jù)存儲。
[0238] 可選地，步驟S860可以包括：基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息、對第二子調(diào)制光?信號的正則分量信息進行檢測的外差探測器的探測效率、在檢測正則分量信息時所使用的第?二光源信號的強度信息、對調(diào)制光信號進行分束的分束比、對第一子調(diào)制光進行衰減的透過?率、以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰，其中，第二光源信號與第一光源信號具?有相同相位。
[0239] 可選地，預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法可以為：
[0240]
[0241] 其中，ηD為外差探測器的探測效率，ILO為第二光源信號的強度信息，k240為對調(diào)制光信?號進行分束的分束比，η310為對第一子調(diào)制光進行衰減的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，X?和P為第二子調(diào)制光信號的正則分量信息，xA和pA構(gòu)成第二密鑰。
[0242] 關(guān)于本實施例中的方法，其中具體的操作方式已經(jīng)在有關(guān)該設(shè)備的實施例中進行了詳細?描述，此處將不做詳細闡述說明。
[0243] 通過本公開實施例提供的生成密鑰的方法，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行?通信的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰?關(guān)聯(lián)性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)?聯(lián)性較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)?資源造成浪費。
[0244] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的方法，如圖8所示，該方法的處理流程可?以包括如下的步驟：
[0245] 步驟S910，生成第一密鑰。
[0246] 步驟S920，將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
[0247] 在實施中，可以通過光源發(fā)生器如激光器生成第一光源信號，通過密鑰生成器如量子隨?機數(shù)發(fā)生器生成第一密鑰。
[0248] 步驟S930，對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。
[0249] 在實施中，可以通過分束器對調(diào)制光信號進行分束。
[0250] 步驟S940，對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的光子?數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號。
[0251] 在實施中，通過分束器分束得到的第一子調(diào)制光信號可以通過光路如光纖自動傳播到接?收端設(shè)備。
[0252] 步驟S950，檢測第三子調(diào)制光信號的強度信息、第三光源信號的強度信息和第四子調(diào)制?光信號與第四光源信號相干后的強度信息，其中，第三子調(diào)制光信號和第四子調(diào)制光信號是?對第二子調(diào)制光信號進行分束得到的光信號，第三光源信號和第四光源信號與第一光源信號?具有相同相位。
[0253] 在實施中，可以通過第一光電探測器對第三子調(diào)制光信號進行探測，并得到第三子調(diào)制?光信號的強度信息?？梢酝ㄟ^第二光電探測器對第三光源信號進行探測，并得到第三光源信?號的強度信息。可以通過零差探測器對第四子調(diào)制光信號與第四光源信號相干后的信號進行?探測，得到第四子調(diào)制光信號與第四光源信號相干后的強度信息?？蛇x地，零差探測器也可?以換成第三光電探測器。
[0254] 步驟S960，基于第三子調(diào)制光信號的強度信息、第三光源信號的強度信息、第四子調(diào)制?光信號與第四光源信號相干后的強度信息、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
[0255] 步驟S970，將第二密鑰進行存儲，其中，第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號時?出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是與接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
[0256] 可選地，步驟S960可以包括：基于第三子調(diào)制光信號的強度信息、第三光源信號的強度?信息、第四子調(diào)制光信號與第四光源信號相干后的強度信息、對調(diào)制光信號進行分束的分束?比、對第一子調(diào)制光進行衰減的透過率、以及預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
[0257] 可選地，預(yù)設(shè)的第二數(shù)據(jù)獲取算法可以為：
[0258]
[0259] 其中，IS為第三子調(diào)制光信號的強度信息，ILR為第三光源信號的強度信息，IBHD為第四?子調(diào)制光信號與第四光源信號相干后的強度信息，k240為對調(diào)制光信號進行分束的分束比，?η310為對第一子調(diào)制光進行衰減的透過率，VA為等效糾纏態(tài)方差，xA和pA構(gòu)成第二密鑰。
[0260] 在實施中，可以通過數(shù)據(jù)獲取器獲取第二子調(diào)制光信號攜帶的密鑰，通過存儲器如存儲?器將數(shù)據(jù)存儲。
[0261] 關(guān)于本實施例中的方法，其中具體的操作方式已經(jīng)在有關(guān)該設(shè)備的實施例中進行了詳細?描述，此處將不做詳細闡述說明。
[0262] 通過本公開實施例提供的生成密鑰的方法，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行?通信的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰?關(guān)聯(lián)性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)?聯(lián)性較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)?資源造成浪費。
[0263] 本公開一示例性實施例提供了一種生成密鑰的方法，如圖9所示，該方法的處理流程可?以包括如下的步驟：
[0264] 步驟S1010，基于在預(yù)設(shè)次數(shù)的確定第二密鑰的處理過程中確定的第一密鑰和第二密鑰，?確定第一密鑰和第二密鑰的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
[0265] 步驟S1020，獲取生成的第一密鑰，基于轉(zhuǎn)換關(guān)系對應(yīng)的逆轉(zhuǎn)換關(guān)系和生成的第一密鑰，?確定調(diào)整后的第一密鑰。
[0266] 步驟S1030，將調(diào)整后的第一密鑰調(diào)制到第一光源信號上，得到調(diào)制光信號。
[0267] 在實施中，可以通過光源發(fā)生器如激光器生成第一光源信號，通過密鑰生成器如量子隨?機數(shù)發(fā)生器生成第一密鑰。
[0268] 步驟S1040，對調(diào)制光信號進行分束，得到第一子調(diào)制光信號和第二子調(diào)制光信號。
[0269] 在實施中，可以通過分束器對調(diào)制光信號進行分束。
[0270] 步驟S1050，對第一子調(diào)制光信號進行衰減，以使得第一子調(diào)制光信號每周期包含的光?子數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，向接收端設(shè)備發(fā)送衰減后的第一子調(diào)制光信號。
[0271] 在實施中，通過衰減器進行衰減的第一子調(diào)制光信號可以通過光路如光纖自動傳播到接?收端設(shè)備。
[0272] 步驟S1060，檢測第二子調(diào)制光信號的正則分量信息。
[0273] 在實施中，可以通過外差探測器對第二子調(diào)制光信號進行檢測，并得到其攜帶的正則分?量信息。
[0274] 步驟S1070，基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)據(jù)獲取算法，獲?取第二密鑰。
[0275] 在實施中，可以在處理器中，基于第二子調(diào)制光信號的正則分量信息以及預(yù)設(shè)的第一數(shù)?據(jù)獲取算法，獲取第二密鑰。
[0276] 步驟S1080，將第二密鑰進行存儲。其中，第二密鑰是將第一密鑰調(diào)制到第一光源信號?時出現(xiàn)誤碼后的密鑰，且第二密鑰是與接收端設(shè)備進行通信時待使用的密鑰。
[0277] 關(guān)于本實施例中的方法，其中具體的操作方式已經(jīng)在有關(guān)該設(shè)備的實施例中進行了詳細?描述，此處將不做詳細闡述說明。
[0278] 通過本公開實施例提供的生成密鑰的方法，避免直接將第一密鑰作為與接收端設(shè)備進行?通信的密鑰，而是獲取調(diào)制后的調(diào)制光信號攜帶的密鑰，并將其作為與接收端設(shè)備進行通信?的密鑰，獲取出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰與發(fā)送端設(shè)備實際發(fā)送出的調(diào)制光信號攜帶的密鑰?關(guān)聯(lián)性較高。這樣，避免了發(fā)送端設(shè)備保存的第二密鑰和與接收端設(shè)備進行通信的密鑰的關(guān)?聯(lián)性較弱的情況的發(fā)生。進一步地，可以提高密鑰制備和傳輸?shù)某晒β?，從而避免了對系統(tǒng)?資源造成浪費。
[0279] 本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的公開后，將容易想到本公開的其它實施?方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)?性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)?手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。
[0280] 應(yīng)當理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以?在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。
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