一種導頻光無串擾的本地本振CV-QKD系統及方法與流程
一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統及方法
技術領域
1.本發明涉及量子保密通信技術領域，特別涉及一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統及方法。
背景技術：
2.當前，連續變量量子密鑰分發(continuous variable quantum key distribution,cv-qkd)由于將量子密鑰信息編碼在互不對易的光場正則分量上，以零/外差相干檢測解碼信息，無需單光子源和單光子探測器，器件與經典相干光通信系統兼容(器件成熟且帶寬大)，具有高重復頻率和高安全碼率等優勢，在信息安全領域具有重大戰略需求和實際應用價值。
3.當前cv-qkd主要有隨路本振cv-qkd和本地本振cv-qkd兩種技術方案，其中本地本振cv-qkd系統由于將本振光置于bob端，從根本上擺脫了隨路本振cv-qkd系統中本振光的強度瓶頸和安全漏洞問題。但是本地本振cv-qkd系統不可避免地需要隨路傳輸一路經典導頻光來精確補償兩個不同激光器和信道擾動而引入的快速相位變化。為此需借助多種復用技術來實現量子信號光和經典導頻光之間共纖傳輸和獨立相干探測。基于時分與偏振復用技術，上海交通大學在時域和偏振維度上避免了經典導頻光對量子信號光的光纖信道串擾，保證了其獨立相干探測(t.wang,p.huang,y.m.zhou,et al.“pilot-multiplexed continuous-variable quantum key distribution with a real local oscillator”,physical review a,2018,97(1):012310)。中國電子科技集團公司第三十研究所基于頻分與偏振復用技術，從頻域和偏振兩個維度上來保證量子信號光和經典導頻光的共纖傳輸和獨立相干探測(h.wang,y.d.pi,w.huang,et al.“high-speed gaussian-modulated continuous-variable quantum key distribution with a local local oscillator based on pilot-tone-assisted phase compensation”,optics express,28(22):32882-32893)。然而，以上兩種方案均只能避免經典導頻光對量子信號光的串擾，而對經典導頻光在光纖信道傳輸時由其自發/受激布里淵散射等非線性效應引起的寬帶散射譜對量子信號光的串擾無法避免，增加了本地本振cv-qkd系統的鏈路噪聲，進而限制了本地本振cv-qkd系統的安全傳輸碼率和距離。
技術實現要素：
4.為解決當前本地本振cv-qkd系統中量子信號光和經典導頻光實現共纖傳輸和獨立相干探測的技術問題，消除經典導頻光及其散射譜對量子信號光的串擾并降低系統相干探測帶寬需求，本發明提供了一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統及方法。
5.本發明采用的技術方案如下：一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，包括alice端和bob端，所述alice端與所述bob端通過光纖信道連接，
6.alice端包括第一激光器、第一分束器、量子密鑰產生模塊、iq調制器、光衰減器、偏振合束器，第一激光器輸出端接至第一分束器輸入端，第一分束器的第一輸出端與iq調
制器、光衰減器級聯，光衰減器的輸出端接至偏振合束器的第一輸入端；第一分束器的第二輸出端接至偏振合束器的第二輸入端；量子密鑰產生模塊與iq調制器電連接；
7.bob端包括：偏振分束器、第二激光器、第二分束器、相位調制模塊、第一光耦合器和第二光耦合器、第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊、模數轉換模塊、數字信號處理模塊及數據后處理模塊；偏振合束器的輸出端經光纖信道連接偏振分束器的輸入端，偏振分束器的第一輸出端接至第一光耦合器的第一輸入端，第二輸出端經相位調制模塊接至第二光耦合器第一輸入端，第二分束器的兩個輸出端分別與第一光耦合器和第二光耦合器的第二輸入端光纖連接，第二激光器光纖連接第二分束器的輸入端，第一光耦合器和第二光耦合器的輸出端分別與第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的輸入端光纖連接，第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的輸出端電連接模數轉換模塊，模數轉換模塊、數字信號處理模塊和數據后處理模塊之間數據連接。
8.進一步的，所述量子密鑰產生模塊為具有一定電移頻的高斯調制量子密鑰產生模塊或離散調制量子密鑰產生模塊。
9.進一步的，所述偏振合束器的第一輸入端輸入量子信號光，第二輸入端輸入經典導頻光，經典導頻光與量子信號光以頻譜間隔為f
s-δfq/2和偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入光纖信道，其中，fs為量子信號產生模塊的電移頻頻率，δfq為量子信號帶寬。
10.進一步的，所述電移頻頻率fs遠大于量子信號帶寬δfq。
11.進一步的，第一激光器輸出的光頻率f1、第二激光器輸出的光頻率f2、相位調制模塊調制頻率fm、量子信號帶寬δfq與電移頻頻率fs之間需滿足f
s-δfq》f
2-f1》0和f
s-δfq》fm，且|f
2-f
1-fm|《f
s-f2+f
1-δfq/2或|f
2-f
1-fm|》f
s-f2+f1+δfq/2。
12.進一步的，所述數字信號處理模塊用于相位補償、偏振補償獲得初始量子密鑰；數據后處理模塊用于參數估計、數據協調和私鑰放大，獲得最終的量子密鑰。
13.本發明還提出了一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd方法，包括以下過程：
14.步驟1、第一激光器輸出光載波至分束器，經分束器輸出分為兩路，一路進入iq調制器進行調制，再經光衰減器衰減后形成的量子信號光，量子密鑰模塊產生量子密鑰電信號并加載在iq調制器中；
15.步驟2、分束器另一路輸出直接作為經典導頻光，并與量子信號光經偏振合束器進入光纖信道進行傳輸；
16.步驟3、經光纖信道傳輸后的量子信號光和經典導頻光由偏振分束器進行分離，分離后的經典導頻光由相位調制模塊進行相位調制，形成相位調制的經典導頻光；
17.步驟4、量子信號光和相位調制的經典導頻光分別與第二激光器輸出的本振光進行相干探測，得到對應量子密鑰和經典導頻的模擬電信號；
18.步驟5、將量子密鑰和經典導頻的模擬電信號分別進行模數轉換，再經數字信號處理得到初始量子密鑰，最后經數據后處理獲得最終的量子密鑰。
19.進一步的，所述步驟1中，量子密鑰產生模塊為具有一定電移頻的高斯調制量子密鑰產生模塊或離散調制量子密鑰產生模塊。
20.進一步的，所述步驟2中，經典導頻光與量子信號光以頻譜間隔為f
s-δfq/2和偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入光纖信道，其中，fs為量子信號產生模塊的電移頻頻率，δfq為量子信號帶寬，電移頻頻率fs遠大于量子信號帶寬δfq。
21.進一步的，所述本地本振cv-qkd方法中，保證頻率關系f
s-δfq》f
2-f1》0和f
s-δfq》fm，且|f
2-f
1-fm|《f
s-f2+f
1-δfq/2或|f
2-f
1-fm|》f
s-f2+f1+δfq/2；其中，f1為第一激光器輸出的光頻率，f2為第二激光器輸出的光頻率，fm為相位調制模塊的調制頻率。
22.與現有技術相比，采用上述技術方案的有益效果為：
23.1、在alice端將量子信號光與經典導頻光進行寬頻間隔傳輸，不僅有效避免了經典導頻光對量子信號光的串擾問題，而且完全消除了由于經典導頻光引起的寬帶散射譜對量子信號光的光纖信道串擾，進一步降低了本地本振cv-qkd系統的鏈路噪聲，提升了cv-qkd系統的安全傳輸距離和碼率。
24.2、在bob端將經典導頻光進行相位調制，將相位調制后的+1階邊帶重新作為所需經典導頻光，進而將經典導頻光搬移到量子信號光和本振光的頻帶附近，通過配置頻率關系，有效地降低了量子信號光和經典導頻光的探測帶寬，節約了本地本振cv-qkd系統成本。
附圖說明
25.圖1為本發明提出的導頻光無串擾本地本振cv-qkd系統組成示意圖。
26.圖2為本發明的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統頻譜圖。
27.圖3為本發明一實施例中的本地本振cv-qkd系統頻譜圖。
具體實施方式
28.下面詳細描述本技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的模塊或具有相同或類似功能的模塊。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本技術，而不能理解為對本技術的限制。相反，本技術的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
29.為解決當前本地本振cv-qkd系統中量子信號光和經典導頻光實現共纖傳輸和獨立相干探測的技術問題，消除經典導頻光及其散射譜對量子信號光的串擾并降低系統相干探測帶寬需求，本發明提供了一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統及方法。具體如下：
30.實施例1
31.如圖1、圖2所示，本實施例提出了一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，包括alice端和bob端，所述alice端與所述bob端通過光纖信道連接，alice端和bob端具體組成如下：
32.alice端包括第一激光器、第一分束器、量子密鑰產生模塊、iq調制器、光衰減器、偏振合束器，其中，第一激光器輸出端接至第一分束器輸入端，第一分束器的第一輸出端與iq調制器、光衰減器級聯，光衰減器的輸出端接至偏振合束器的第一輸入端；第一分束器的第二輸出端接至偏振合束器的第二輸入端；量子密鑰產生模塊與iq調制器電連接；
33.bob端包括偏振分束器、第二激光器、第二分束器、相位調制模塊、第一光耦合器和第二光耦合器、第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊、模數轉換模塊、數字信號處理模塊及數據后處理模塊；其中，偏振合束器的輸出端經光纖信道連接偏振分束器的輸入端，偏振分束器的第一輸出端接至第一光耦合器的第一輸入端，第二輸出端經相位調制模塊接至第二光耦合器第一輸入端，第二分束器的兩個輸出端分別與第一光耦合器和第二光耦合器的
第二輸入端光纖連接，第二激光器光纖連接第二分束器的輸入端，第一光耦合器和第二光耦合器的輸出端分別與第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的輸入端光纖連接，第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的輸出端電連接模數轉換模塊，模數轉換模塊、數字信號處理模塊和數據后處理模塊之間數據連接。
34.在本實施例中，量子密鑰產生模塊為具有一定電移頻的高斯調制量子密鑰產生模塊或離散調制量子密鑰產生模塊。
35.在本實施例中，數字信號處理模塊用于相位補償、偏振補償獲得初始量子密鑰；數據后處理模塊用于參數估計、數據協調和私鑰放大，獲得最終的量子密鑰。
36.在此，針對本實施例提出的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統工作過程進行進一步說明：
37.在alice端，第一激光器輸出的光載波為：
[0038][0039]
式中a1、f1和分別為第一激光器輸出的光載波的幅值、頻率和初始相位，t為時間。光載波由第一分束器分為兩路，上路光載波在iq調制器中進行量子密鑰調制，量子密鑰產生模塊產生的i、q電信號i(t)＝real{[x(t)+jp(t)]exp(j2πfst)}和q(t)＝imag{[x(t)+jp(t)]exp(j2πfst)}分別加載在iq調制器上，iq調制器輸出的光信號由光衰減器衰減為所需量子信號光，可表示為：
[0040][0041]
式中aq為量子信號光的幅值，x(t)和p(t)分別為量子密鑰的兩個正則分量，fs為量子密鑰產生模塊中電移頻的頻率，v
π
為iq調制器的半波電壓，j為復數。
[0042]
下路光載波作為經典導頻光和量子信號光以以頻譜間隔為f
s-δfq/2和偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入光纖信道中傳輸。同時，為了避免經典導頻光在光纖信道中的自發/受激布里淵散射等非線性效應引起散射譜，進而對量子信號光造成串擾，本發明將電移頻的頻率fs設置為遠大于δfq，實現經典導頻光與量子信號光寬頻間隔傳輸，完全避免經典導頻光對量子信號光的光纖信道串擾，其中量子信號帶寬δfq與量子密鑰的重復頻率有關。采用該方式傳輸不僅有效避免了經典導頻光對量子信號光的串擾問題，而且完全消除了由于經典導頻光引起的寬帶散射譜對量子信號光的光纖信道串擾，進一步降低了本地本振cv-qkd系統的鏈路噪聲，提升了cv-qkd系統的安全傳輸距離和碼率。
[0043]
在bob端，經典導頻光和量子信號光由偏振分束器進行分離，分離后的經典導頻光由相位調制模塊進行調制，可以表示為：
[0044][0045]
式中a
p
為經典導頻光的幅值，fm和m分別為相位調制的調制頻率和調制系數，為量子信號光和經典導頻光的相位差。在本實施例中，通過在接收端將經典導頻光進行相位調制，將相位調制后的+1階邊帶重新作為所需經典導頻光，進而將經典導頻光搬移到量子
信號光和本振光的頻帶附近，通過配置頻率關系，有效地降低了量子信號光和經典導頻光的探測帶寬，節約了本地本振cv-qkd系統成本。
[0046]
第二激光器2輸出頻率為f2的本振光經第二分束器分為兩路，分別與量子信號光和相位調制的經典導頻光進行相干探測，形成的所需量子信號光和經典導頻光的頻譜分別表示為：
[0047][0048][0049]
式中a
loq
和a
lop
分別為量子信號光和經典導頻光對應的本振光幅值，為激光器2輸出本振光的初始相位，r1和r2分別為第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的響應度。
[0050]
經第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊輸出的模擬電信號輸入到模數轉換模塊中進行模數轉化，然后在數字信號處理模塊中進行數字信號處理，經相位補償、偏振補償后獲得初始量子密鑰，最后由數據后處理模塊中的參數估計、數據協調和私鑰放大，獲得最終的量子密鑰x和p。
[0051]
在本實施例中，第一激光器輸出的光頻率f1、第二激光器輸出的光頻率f2、相位調制模塊調制頻率fm、量子信號帶寬δfq與電移頻頻率fs之間需滿足f
s-δfq》f
2-f1和f
s-δfq》fm，且保證|f
2-f
1-fm|《f
s-f2+f
1-δfq/2或|f
2-f
1-fm|》f
s-f2+f1+δfq/2的頻率關系，不僅能夠有效地減小量子信號光和經典導頻光的相干探測帶寬，而且保證量子密鑰光和經典導頻光的獨立相干探測。
[0052]
本實施例還提供了一個具體的示例：
[0053]
alice端的第一激光器輸出中心頻率f1＝193thz，由分束器分為兩路，上路經過iq調制器和光衰減器形成為帶寬為δfq＝1.5ghz的高斯調制量子信號光，其中量子密鑰產生模塊輸出重復頻率為1ghz的高斯調制量子密鑰電信號，且具有fs＝10ghz電移頻處理。如此，量子信號光和經典導頻光之間頻率間隔為f
s-δfq/2(10ghz-0.75ghz)，兩束光并以偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入衰減為0.2db/km、長度為25km的光纖信道，從頻域和偏振維度上避免了經典導頻光對量子信號光的串擾，且完全避免了經典導頻光的非線性效應引起的寬帶散射頻譜對量子信號光的串擾。
[0054]
到達bob端的量子信號光和經典導頻光經偏振分束器進行分離，其中分離后的經典導頻光由相位調制模塊進行頻率為fm＝7ghz的相位調制。然后，量子信號光和相位調制的經典導頻光分別與第二激光器輸出頻率為f2＝193.009thz的本振光進行相干探測，量子信號光經相干探測后形成中心頻率1ghz(f
s-f2+f1)，頻帶范圍0.25ghz～1.75ghz(δfq)的頻譜，相位調制的經典導頻光經相干探測在低頻端形成頻率為2ghz(f2+f
1-fm)的單頻信號。本實施例的量子信號光和經典導頻光的制備、傳輸和相干探測的頻譜如圖3所示。
[0055]
第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊輸出的電信號進入作為模數轉換模塊的高采樣率示波器中進行采樣率為10gsa/s的數字信號采樣，然后經數字信號處理模塊的相位補償、偏振補償獲得初始量子密鑰，最后經數據后處理的參數估計、數據協調和私鑰放大
得到最終量子密鑰x和p。
[0056]
實施例2
[0057]
本實施例還提出了一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd方法，主要基于實施例1提出的本地本振cv-qkd系統，包括以下過程：
[0058]
步驟1、第一激光器輸出光載波至分束器，經分束器輸出分為兩路，一路進入iq調制器進行調制，再經光衰減器衰減后形成的量子信號光，量子密鑰模塊產生量子密鑰電信號并加載在iq調制器中；
[0059]
步驟2、分束器另一路輸出直接作為經典導頻光，并與量子信號光經偏振合束器進入光纖信道進行傳輸；
[0060]
步驟3、經光纖信道傳輸后的量子信號光和經典導頻光由偏振分束器進行分離，分離后的經典導頻光由相位調制模塊進行相位調制，形成相位調制的經典導頻光；
[0061]
步驟4、量子信號光和相位調制的經典導頻光分別與第二激光器輸出的本振光進行相干探測，得到對應量子密鑰和經典導頻的模擬電信號；
[0062]
步驟5、將量子密鑰和經典導頻的模擬電信號進行模數轉換，再經數字信號處理得到初始量子密鑰，最后經數據后處理獲得最終的量子密鑰。
[0063]
具體的，步驟1中量子信號光可以表示為：
[0064][0065]
式中f1和分別為第一激光器輸出光載波的頻率和初始相位，t為時間，aq為量子信號光的幅值，x(t)和p(t)分別量子密鑰的兩個正則分量，fs為量子密鑰產生模塊中電移頻的頻率，v
π
為iq調制器的半波電壓，j為復數。
[0066]
在本實施例中，量子密鑰產生模塊為具有一定電移頻的高斯調制量子密鑰產生模塊或離散調制量子密鑰產生模塊。
[0067]
步驟2中，經典導頻光與量子信號光以頻譜間隔為f
s-δfq/2和偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入光纖信道，其中，fs為量子信號產生模塊的電移頻頻率，δfq為量子信號帶寬，電移頻頻率fs遠大于量子信號帶寬δfq。
[0068]
所述步驟3中，將經典導頻光進行相位調制，將相位調制后的+1階邊帶重新作為所需經典導頻光，進而將經典導頻光搬移到量子信號光和本振光的頻帶附近，相位調制的經典導頻光可以表示為：
[0069][0070]
式中a
p
為經典導頻光的幅值，fm和m分別為相位調制的調制頻率和調制系數，為量子信號光和經典導頻光的相位差。
[0071]
所述步驟4中，相干探測通過第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊實現，輸出的量子密鑰頻譜和經典導頻頻譜具體為：
[0072][0073][0074]
式中a
loq
和a
lop
分別為量子信號光和經典導頻光對應的本振光幅值，為激光器2輸出本振光的初始相位，r1和r2分別為第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的響應度。
[0075]
所述步驟5中，數字信號處理主要包括相位補償、偏振補償，數據后處理主要參數估計、數據協調和私鑰放大。
[0076]
在本實施例提出的本地本振cv-qkd方法中，保證頻率關系f
s-δfq》f
2-f1》0和f
s-δfq》fm，且|f
2-f
1-fm|《f
s-f2+f
1-δfq/2或|f
2-f
1-fm|》f
s-f2+f1+δfq/2；其中，f1為第一激光器輸出的光頻率，f2為第二激光器輸出的光頻率，fm為相位調制模塊的調制頻率。
[0077]
本實施例提出的本地本振cv-qkd方法將量子信號光與經典導頻光進行寬頻間隔傳輸，不僅有效避免了經典導頻光對量子信號光的串擾問題，而且完全消除了由于經典導頻光引起的寬帶散射譜對量子信號光的光纖信道串擾，進一步降低了本地本振cv-qkd系統的鏈路噪聲，提升了cv-qkd系統的安全傳輸距離和碼率；同時將經典導頻光在接收端進行相位調制，將相位調制后的+1階邊帶重新作為所需經典導頻光，進而將經典導頻光搬移到量子信號光和本振光的頻帶附近，通過配置頻率關系，有效地降低了量子信號光和經典導頻光的探測帶寬，節約了本地本振cv-qkd系統成本。
[0078]
需要說明的是，在本發明實施例的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義；實施例中的附圖用以對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
[0079]
盡管上面已經示出和描述了本技術的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本技術的限制，本領域的普通技術人員在本技術的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
技術特征：
1.一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，包括alice端和bob端，所述alice端與所述bob端通過光纖信道連接，其特征在于，alice端包括第一激光器、第一分束器、量子密鑰產生模塊、iq調制器、光衰減器、偏振合束器，第一激光器輸出端接至第一分束器輸入端，第一分束器的第一輸出端與iq調制器、光衰減器級聯，光衰減器的輸出端接至偏振合束器的第一輸入端；第一分束器的第二輸出端接至偏振合束器的第二輸入端；量子密鑰產生模塊與iq調制器電連接；bob端包括偏振分束器、第二激光器、第二分束器、相位調制模塊、第一光耦合器和第二光耦合器、第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊、模數轉換模塊、數字信號處理模塊及數據后處理模塊；偏振合束器的輸出端經光纖信道連接偏振分束器的輸入端，偏振分束器的第一輸出端接至第一光耦合器的第一輸入端，第二輸出端經相位調制模塊接至第二光耦合器第一輸入端，第二分束器的兩個輸出端分別與第一光耦合器和第二光耦合器的第二輸入端光纖連接，第二激光器光纖連接第二分束器的輸入端，第一光耦合器和第二光耦合器的輸出端分別與第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的輸入端光纖連接，第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊的輸出端電連接模數轉換模塊，模數轉換模塊、數字信號處理模塊和數據后處理模塊之間數據連接。2.根據權利要求1所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，其特征在于，所述量子密鑰產生模塊為具有一定電移頻的高斯調制量子密鑰產生模塊或離散調制量子密鑰產生模塊。3.根據權利要求1或2所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，其特征在于，所述偏振合束器的第一輸入端輸入量子信號光，第二輸入端輸入經典導頻光，經典導頻光與量子信號光以頻譜間隔為f
s-δf
q
/2和偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入光纖信道，其中，f
s
為量子信號產生模塊的電移頻頻率，δf
q
為量子信號帶寬。4.根據權利要求3所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，其特征在于，所述電移頻頻率f
s
遠大于量子信號帶寬δf
q
。5.根據權利要求1所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，其特征在于，第一激光器輸出的光頻率f1、第二激光器輸出的光頻率f2、相位調制模塊的調制頻率f
m
、量子信號帶寬δf
q
與電移頻頻率f
s
之間需滿足f
s-δf
q
>f
2-f1>0和f
s-δf
q
>f
m
，且|f
2-f
1-f
m
|<f
s-f2+f
1-δf
q
/2或|f
2-f
1-f
m
|>f
s-f2+f1+δf
q
/2。6.根據權利要求1所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd系統，其特征在于，所述數字信號處理模塊用于相位補償、偏振補償獲得初始量子密鑰；數據后處理模塊用于參數估計、數據協調和私鑰放大，獲得最終的量子密鑰。7.一種導頻光無串擾的本地本振cv-qkd方法，其特征在于，包括以下過程：步驟1、第一激光器輸出光載波至分束器，經分束器輸出分為兩路，一路進入iq調制器進行調制，再經光衰減器衰減后形成的量子信號光，量子密鑰模塊產生量子密鑰電信號并加載在iq調制器中；步驟2、分束器另一路輸出直接作為經典導頻光，并與量子信號光經偏振合束器進入光纖信道進行傳輸；步驟3、經光纖信道傳輸后的量子信號光和經典導頻光由偏振分束器進行分離，分離后的經典導頻光由相位調制模塊進行相位調制，形成相位調制的經典導頻光；
步驟4、量子信號光和相位調制的經典導頻光分別與第二激光器輸出的本振光進行相干探測，得到對應量子密鑰和經典導頻的模擬電信號；步驟5、將量子密鑰和經典導頻的模擬電信號分別進行模數轉換，再經數字信號處理得到初始量子密鑰，最后經數據后處理獲得最終的量子密鑰。8.根據權利要求7所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd方法，其特征在于，所述步驟1中，量子密鑰產生模塊為具有一定電移頻的高斯調制量子密鑰產生模塊或離散調制量子密鑰產生模塊。9.根據權利要求7或8所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd方法，其特征在于，所述步驟2中，經典導頻光與量子信號光以頻譜間隔為f
s-δf
q
/2和偏振態相互正交的方式經偏振合束器進入光纖信道，其中，f
s
為量子信號產生模塊的電移頻頻率，δf
q
為量子信號帶寬，電移頻頻率f
s
遠大于量子信號帶寬δf
q
。10.根據權利要求1所述的導頻光無串擾的本地本振cv-qkd方法，其特征在于，所述本地本振cv-qkd方法中，保證頻率關系f
s-δf
q
>f
2-f1>0和f
s-δf
q
>f
m
，且|f
2-f
1-f
m
|<f
s-f2+f
1-δf
q
/2或|f
2-f
1-f
m
|>f
s-f2+f1+δf
q
/2；其中，f1為第一激光器輸出的光頻率，f2為第二激光器輸出的光頻率，f
m
為相位調制模塊的調制頻率。
技術總結
本發明提供了一種導頻光無串擾的本地本振CV-QKD系統及方法，包括Alice端：第一激光器、第一分束器、量子密鑰產生模塊、IQ調制器、光衰減器、偏振合束器；Bob端：偏振分束器、第二激光器、第二分束器、相位調制模塊、第一光耦合器和第二光耦合器、第一平衡探測模塊和第二平衡探測模塊、模數轉換模塊、數字信號處理模塊及數據后處理模塊；在Alice端將量子信號光與經典導頻光進行寬頻間隔傳輸，在Bob端將經典導頻光進行相位調制，將相位調制后的+1階邊帶重新作為所需經典導頻光；本發明能夠有效消除經典導頻光對量子信號光的光纖信道串擾，降低系統鏈路噪聲，同時有效降低了量子信號光和經典導頻光的探測帶寬，節約系統成本。節約系統成本。節約系統成本。
