本發(fā)明涉及量子通信，具體涉及一種用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置、方法、量子通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、量子密鑰分發(fā)(quantumn?key?distribution，簡稱qkd)系統(tǒng)是量子信息科學(xué)的一個(gè)核心分支，它利用量子力學(xué)的原理來實(shí)現(xiàn)安全的通信密鑰分發(fā)，確保即使在信息被載獲的情況下，通信雙方也無法被第三方竊取密鑰。qkd系統(tǒng)的特殊之處在于，其安全性基于量子態(tài)的物理特性，如是子加和不可克隆原理。okd系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括：理論上的無條件安全性：基于量子力學(xué)原理，任何方式竊聽都會(huì)被檢測到，因?yàn)楦`聽者必須對量子系統(tǒng)進(jìn)行測量，從而使量子態(tài)發(fā)生改變，發(fā)送者和接收者會(huì)察覺到。

2、一套完整的qkd系統(tǒng)由發(fā)送端和接收端兩部分，發(fā)送端需要對量子態(tài)進(jìn)行編碼，現(xiàn)有的主流的編碼方式主要為偏振編碼、相位編碼和時(shí)間-相位編碼，實(shí)際系統(tǒng)中編碼通常使用不等臂干涉儀（如mz干涉儀、fm干涉儀和sagnac干涉儀）來實(shí)現(xiàn)，由于器件的不完美性或者外界環(huán)境噪聲影響，實(shí)際量子態(tài)的編碼并非bb84協(xié)議所要求的編碼態(tài)，即編碼態(tài)非完全準(zhǔn)確，存在一定偏差。但該偏差過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致qkd系統(tǒng)誤碼率升高，安全成碼率降低甚至無法成碼?，F(xiàn)有的編碼誤差檢測方案中，當(dāng)編碼方式為偏振編碼時(shí)，通過偏振分析儀檢測偏振夾角來檢測編碼誤差；當(dāng)編碼方式為相位編碼時(shí)，通過在編碼器輸出端加反射鏡使得輸入光脈沖與返回光脈沖發(fā)生干涉來檢測編碼誤差，需要光信號(hào)與電信號(hào)的時(shí)序嚴(yán)格對齊，針對不同調(diào)制頻率的編碼器得搭建不同的測試環(huán)境，對測試環(huán)境搭建要求較高。可知，在現(xiàn)有的編碼誤差檢測方方案中，不同的編碼方式采用不同的檢測方案，一種檢測方案僅適用于一種編碼方式，檢測效率低、兼容性不強(qiáng)且設(shè)備成本高且需要在往返脈沖光信號(hào)上同時(shí)加載兩次電信號(hào)，操作難度較大。因此，如何實(shí)現(xiàn)高效檢測qkd系統(tǒng)的編碼誤差以及簡化檢測qkd系統(tǒng)的編碼誤差的操作難度顯得尤為重要，當(dāng)檢測到qkd系統(tǒng)的編碼誤差過大時(shí)能實(shí)時(shí)調(diào)整，避免qkd系統(tǒng)出現(xiàn)較大的編碼誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置、方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備，用以至少部分地解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置、方法、量子通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置包括：

4、第一光路，包括不等臂干涉儀。

5、第二光路，包括偏振分束器。

6、第三光路，包括第一光切換模塊及第二光切換模塊。

7、探測模塊，用于探測所述第二光切換模塊輸出的單光子并獲取所述單光子的計(jì)數(shù)，其中，所述第一光切換模塊的輸入端與qkd系統(tǒng)發(fā)送端的輸出端光連接，所述第二光切換模塊的輸出端與所述探測模塊的輸入端光連接。

8、控制模塊，分別與所述第一光切換模塊、所述第二光切換模塊及所述探測模塊電連接，用于根據(jù)所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式，控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊，將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至所述第一光路或所述第二光路或所述第三光路中。

9、所述控制模塊，還用于基于所述單光子的計(jì)數(shù)，分別計(jì)算不同編碼方式下不同編碼態(tài)的編碼誤差。

10、在一些示例中，所述控制模塊還用于：

11、當(dāng)所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式為偏振編碼時(shí)，控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊，使所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊分別與所述偏振分束器光連接，將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至所述第二光路中。

12、在一些示例中，所述控制模塊還用于：

13、當(dāng)所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式為相位編碼時(shí)，控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊，使所述不等臂干涉儀分別與所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊光連接，將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至所述第一光路中。

14、在一些示例中，所述控制模塊還用于：

15、當(dāng)所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式為時(shí)間編碼時(shí)，控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊，使所述第一光切換模塊與所述第二光切換模塊光連接，將所述第一光切換模塊與所述第二光切換模塊切換至所述第三光路中。

16、在一些示例中，所述不等臂干涉儀的一個(gè)臂上設(shè)置有可調(diào)延時(shí)器，所述可調(diào)延時(shí)器用于調(diào)節(jié)輸入所述不等臂干涉儀兩個(gè)臂的脈沖光之間的光程差，使得輸入所述不等臂干涉儀兩個(gè)臂的脈沖光之間的光程差與所述不等臂干涉儀兩個(gè)臂輸出的脈沖光之間的光程差一致。

17、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于第一方面公開的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置的編碼誤差檢測方法，執(zhí)行主體為控制模塊，包括以下步驟：

18、獲取qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式。

19、當(dāng)確定所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式為偏振編碼時(shí)，控制第一光切換模塊及第二光切換模塊，使所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊分別與偏振分束器光連接，將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至第二光路。

20、當(dāng)確定所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式為相位編碼時(shí)，控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊，使不等臂干涉儀分別與所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊光連接，將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至第一光路。

21、當(dāng)確定所述qkd系統(tǒng)發(fā)送端的編碼方式為時(shí)間編碼時(shí)，控制所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊，使所述第一光切換模塊與所述第二光切換模塊光連接，將所述第一光切換模塊及所述第二光切換模塊切換至第三光路。

22、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的量子通信系統(tǒng)，包括qkd系統(tǒng)發(fā)送端、qkd系統(tǒng)接收端及第一方面公開的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置。

23、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例公開的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行第二方面公開的編碼誤差檢測方法。

24、第五方面，本發(fā)明實(shí)施例公開的電子設(shè)備包括：

25、處理器；

26、用于存儲(chǔ)所述處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；

27、所述處理器，用于從所述存儲(chǔ)器中讀取所述可執(zhí)行指令，并執(zhí)行所述指令以實(shí)現(xiàn)第二方面公開的編碼誤差檢測方法。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置、方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備具有以下有益效果：

29、（1）通過采用第一光切換模塊及第二光切換模塊，僅需要簡單地進(jìn)行光路切換，即可適用于不同編碼方式的qkd系統(tǒng)編碼誤差的檢測，無須針對不同的編碼方式，搭建不同檢測環(huán)境，也不需要昂貴的測試設(shè)備，降低了檢測成本，提高了檢測效率；

30、（2）避免了現(xiàn)有方案中電信號(hào)須同時(shí)加載兩次電壓在往返光信號(hào)上，降低了時(shí)序調(diào)節(jié)的難度，簡化了操作難度。

技術(shù)特征：

1.一種用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置，其特征在于，所述控制模塊還用于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置，其特征在于，所述控制模塊還用于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置，其特征在于，所述控制模塊還用于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置，其特征在于，所述不等臂干涉儀的一個(gè)臂上設(shè)置有可調(diào)延時(shí)器，所述可調(diào)延時(shí)器用于調(diào)節(jié)輸入所述不等臂干涉儀兩個(gè)臂的脈沖光之間的光程差，使得輸入所述不等臂干涉儀兩個(gè)臂的脈沖光之間的光程差與所述不等臂干涉儀兩個(gè)臂輸出的脈沖光之間的光程差一致。

6.一種基于權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置的編碼誤差檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.一種量子通信系統(tǒng)，其特征在于，包括qkd系統(tǒng)發(fā)送端、qkd系統(tǒng)接收端及權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于qkd系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行上述權(quán)利要求6所述的編碼誤差檢測方法。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開的用于QKD系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置、方法，涉及量子通信技術(shù)領(lǐng)域，其中，用于QKD系統(tǒng)的編碼誤差檢測裝置包括第一光路、第二光路、第三光路、探測模塊及控制模塊，第一光路包括不等臂干涉儀；第二光路包括偏振分束器；第三光路包括第一光切換模塊及第二光切換模塊，探測模塊用于探測第二光切換模塊輸出的單光子并獲取單光子的計(jì)數(shù)；控制模塊分別與第一光切換模塊、第二光切換模塊及探測模塊電連接，降低了檢測成本，提高了檢測效率，簡化了操作難度。

技術(shù)研發(fā)人員：請求不公布姓名,陳柳平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國開啟科量子技術(shù)（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21