用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及保密通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法。 背景技術(shù) [0002] 量子密鑰分發(fā)可以為通信雙方提供信息理論安全性，具有較大的實(shí)用化前景。相比于離散變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)，連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)能更高效的進(jìn)行通信，可利用傳統(tǒng)光通信器件實(shí)現(xiàn)、并融合到傳統(tǒng)光通信體系中。在連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)過(guò)程中，從量子態(tài)接收到密鑰協(xié)商，保密放大等后處理過(guò)程，需要正確的幀同步，否則難以保證獲取正確密鑰，因此幀同步過(guò)程極其重要。由于接收端對(duì)量子態(tài)利用本振光進(jìn)行相干探測(cè)，采用接收端本地產(chǎn)生本振光可以解決本振光和量子態(tài)同傳時(shí)存在的本振光強(qiáng)度衰減、光子泄露以及安全性漏洞等問(wèn)題，但是由于接收端產(chǎn)生本地本振光的激光器與發(fā)送端產(chǎn)生量子態(tài)的激光器之間的相位完全隨機(jī)，存在固有的頻率偏置和快速的相位漂移，使得探測(cè)結(jié)果存在偏差。另外，量子態(tài)在信道中傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)存在相對(duì)緩慢的相位漂移，使得探測(cè)結(jié)果增加非線性噪聲，這些都會(huì)導(dǎo)致幀同步難度的增加。 [0003] 對(duì)于本振光與量子態(tài)同傳的方案，傳統(tǒng)解決方案是通過(guò)插入預(yù)先設(shè)置的同步幀，即在量子信號(hào)前添加一段特殊結(jié)構(gòu)的幀同步信號(hào)，如專(zhuān)利CN112491539A?和CN115643010A，可以克服緩慢相位漂移的影響，但是需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行額外調(diào)制，增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。專(zhuān)利CN110213034B和CN116112164B則利用傳輸?shù)牧孔討B(tài)進(jìn)行幀同步，無(wú)需進(jìn)行額外調(diào)制，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，并且可以克服緩慢相位漂移的影響。然而本振光在接收端本地產(chǎn)生的方案中存在固有的頻率偏置和快速的相位漂移，使得收發(fā)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性大幅度降低，因此這些方案均不適用。針對(duì)本地本振光方案，專(zhuān)利CN113660075A公開(kāi)了一種基于恒包絡(luò)零自相關(guān)序列的幀同步方案，可以有效克服兩個(gè)獨(dú)立激光器之間的快速相位漂移和頻率偏置，然而該方案仍需額外調(diào)制特殊結(jié)構(gòu)的同步幀并插入到量子態(tài)數(shù)據(jù)之前，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。另外，該方案用導(dǎo)頻信號(hào)相位信息對(duì)接收幀進(jìn)行相位恢復(fù)，這要求接收端需要同時(shí)測(cè)量X分量和P分量，即接收端需要對(duì)量子態(tài)信號(hào)進(jìn)行外差探測(cè)，因此不適用于零差探測(cè)的方案。 發(fā)明內(nèi)容 [0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在以上缺陷，本發(fā)明提出一種用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法。 [0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： [0006] 一種用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，包括如下步驟： [0007] 步驟S1：發(fā)送端使用一個(gè)激光器制備參考脈沖序列和連續(xù)變量量子態(tài)序列，通過(guò)預(yù)定的復(fù)用方式將參考脈沖序列間隔地插入到量子態(tài)序列中，得到信號(hào)序列并通過(guò)量子信道發(fā)送給接收端； [0008] 步驟S2：接收端將接收到的信號(hào)序列解復(fù)用后得到參考脈沖序列和量子態(tài)序列，通過(guò)一個(gè)激光器產(chǎn)生的兩路本地本振光，一路本地本振光對(duì)量子態(tài)序列隨機(jī)選擇測(cè)量基進(jìn)行零差探測(cè)后得到探測(cè)序列 和測(cè)量基序列 ，另一路本地本振光對(duì)參考脈沖序列進(jìn)行外差探測(cè)得到參考相位探測(cè)序列 ，并得到參考相位序列 ； [0009] 步驟S3：發(fā)送端隨機(jī)選取預(yù)定長(zhǎng)度的量子態(tài)序列作為同步序列 ，并通過(guò)經(jīng)典信道公布給接收端； [0010] 步驟S4：接收端從其探測(cè)序列 、相應(yīng)的測(cè)量基序列 和參考相位序列 的第i位開(kāi)始各選取L個(gè)元素，分別記為 、 和 ，其用參考相位序列 對(duì)同步序列進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到修正同步序列 ；并根據(jù) 和 構(gòu)造兩組互補(bǔ) 的序列 ； [0011] 步驟S5：接收端將步驟S4構(gòu)造的兩組互補(bǔ)的序列 分別與 進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得到兩個(gè)運(yùn)算結(jié)果，并取二者絕對(duì)值的最大值； [0012] 步驟S6：接收端將 、 和 向后逐位移動(dòng)，重復(fù)步驟S4和步驟S5，得到包含噪底和峰值的相關(guān)結(jié)果序列，將相關(guān)結(jié)果序列的峰值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)判定完成幀同步，使收發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)齊。 [0013] 優(yōu)選地，所述步驟S1中的量子態(tài)序列為均值為0，方差相等的高斯隨機(jī)變量。 [0014] 優(yōu)選地，所述步驟S1中的參考脈沖序列每個(gè)脈沖平均包含1000個(gè)光子。 [0015] 優(yōu)選地，所述步驟S1中預(yù)定的復(fù)用方式為偏振、時(shí)間復(fù)用。 [0016] 優(yōu)選地，所述步驟S5中相關(guān)運(yùn)算為兩組互補(bǔ)的序列 與 進(jìn)行數(shù)學(xué)上的互相關(guān)運(yùn)算。 [0017] 優(yōu) 選 地 ，所 述 步 驟 S 4 中 構(gòu) 造 的 兩 組 互 補(bǔ) 的 序 列 分 別 為和 。 [0018] 優(yōu)選地，所述步驟S6中的預(yù)定閾值為相關(guān)結(jié)果序列噪底的3倍標(biāo)準(zhǔn)差。 [0019] 優(yōu)選地，所述L取2的11次方。 [0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：

1.一種用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟S1：發(fā)送端使用一個(gè)激光器制備參考脈沖序列和連續(xù)變量量子態(tài)序列，通過(guò)預(yù)定的復(fù)用方式將參考脈沖序列間隔地插入到量子態(tài)序列中，得到信號(hào)序列并通過(guò)量子信道發(fā)送給接收端； 步驟S2：接收端將接收到的信號(hào)序列解復(fù)用后得到參考脈沖序列和量子態(tài)序列，通過(guò)一個(gè)激光器產(chǎn)生的兩路本地本振光，一路本地本振光對(duì)量子態(tài)序列隨機(jī)選擇測(cè)量基進(jìn)行零差探測(cè)后得到探測(cè)序列 和測(cè)量基序列 ，另一路本地本振光對(duì)參考脈沖序列進(jìn)行外差探測(cè)得到參考相位探測(cè)序列 ，并得到參考相位序列 ； 步驟S3：發(fā)送端隨機(jī)選取預(yù)定長(zhǎng)度的量子態(tài)序列作為同步序列 ，并通過(guò)經(jīng)典信道公布給接收端； 步驟S4：接收端從其探測(cè)序列 、相應(yīng)的測(cè)量基序列 和參考相位序列 的第i位開(kāi)始各選取L個(gè)元素，分別記為 、 和 ，其用參考相位序列 對(duì)同步序列進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，得到修正同步序列 ；并根據(jù) 和 構(gòu)造兩組互補(bǔ)的序列； 步驟S5：接收端將步驟S4構(gòu)造的兩組互補(bǔ)的序列 分別與 進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得到兩個(gè)運(yùn)算結(jié)果，并取二者絕對(duì)值的最大值； 步驟S6：接收端將 、 和 向后逐位移動(dòng)，重復(fù)步驟S4和步驟S5，得到包含噪底和峰值的相關(guān)結(jié)果序列，將相關(guān)結(jié)果序列的峰值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)判定完成幀同步，使收發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)齊。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，其特征在于，所述步驟S1中的量子態(tài)序列為均值為0，方差相等的高斯隨機(jī)變量。 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，其特征在于，所述步驟S1中的參考脈沖序列每個(gè)脈沖平均包含1000個(gè)光子。 4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，其特征在于，所述步驟S1中預(yù)定的復(fù)用方式為偏振、時(shí)間復(fù)用。 5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，其特征在于，所述步驟S5中相關(guān)運(yùn)算為兩組互補(bǔ)的序列 與 進(jìn)行數(shù)學(xué)上的互相關(guān)運(yùn)算。 6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于本地本振光連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的幀同步方法，其特征在于，所述步驟S4中構(gòu)造的兩組互補(bǔ)的序列分別為 和 。