(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210819043.7 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 安徽问天量子科技股份有限公司 地址 241000 安徽省芜湖市弋江区高新 技 术产业开发区峨山路宇盛 商务中心 (72)发明人 刘树峰　周胜　陈曹萍　余晓旭　 郝鹏磊　项玲　倪连芬　李静雯　 王鹏　 (74)专利代理 机构 芜湖安汇知识产权代理有限 公司 34107 专利代理师 钟雪 (51)Int.Cl. H04B 10/079(2013.01) H04B 10/508(2013.01) H04B 10/70(2013.01)H04L 9/08(2006.01) (54)发明名称 基于TDC的量子脉冲截取方法及量子密钥分 发系统 (57)摘要 本发明公开一种TDC的量子脉冲截取方法， 包括如下步骤： S1、 在检测到探测器有光脉冲信 号响应时， 进行脉冲计数， 同时TDC截取该光脉冲 的响应时刻tj； S2、 基于响应时刻tj计算出当前 光脉冲的脉冲序号i， 基于脉冲序号确定当前光 脉冲i的有效信号段所在时间窗ti±k； S3、 检测 时刻tj是否位于时间窗ti±k， 若检测结果为是， 则此认定此次脉冲计数有效， 否则， 此次脉冲计 数是拖尾产生， 认定此次脉冲计数无效。 本发明 通过TDC对探测器的响应时间进行高精度测量， 并按照特定时间窗对光脉冲信号进行截取， 可以 剔除脉冲拖尾影响， 提高探测计数的质量， 降低 量子密钥分发系统误码率， 进而提高量子密钥分 发系统的安全密钥生成率。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115189763 A 2022.10.14 CN 115189763 A 1.一种TDC的量子脉冲截取 方法， 其特 征在于， 所述方法具体包括如下步骤： S1、 在检测到探测器有光脉冲信号响应时， 进行脉冲计数， 同时TDC截取该光脉冲的响 应时刻tj； S2、 基于响应时刻 tj计算出当前光脉冲的脉冲序号i， 基于 脉冲序号确定当前光脉冲i的 有效信号段 所在时间窗ti±k； S3、 检测时刻tj是否位于时间窗ti±k， 若检测结果为是， 则此认定此次脉冲计数有效， 否则， 此次脉冲计数 是拖尾产生， 认定此次脉冲计数 无效。 2.如权利要求1所述TDC的量子脉冲截取方法， 其特征在于， 基于当前光脉冲的响应时 刻tj计算当前 脉冲的序号 i， 其计算公式具体如下： 其中， t0表示接收端检测到光脉冲到 探测器探测到该光脉冲的时间差， T为脉冲周期。 3.如权利要求1所述TDC的量子脉冲截取方法， 其特征在于， 当前光脉冲i的有效信号段 所在时间窗ti±k的确定方法具体如下： S21、 计算当前光脉冲i被探测器探测到的时间中心点ti， ； S22、 当前光脉冲i的有效信号段 所在时间窗为ti±k， 其中， k 为有效时间窗半宽 。 4.如权利要 求2所述TDC的量子 脉冲截取方法， 其特征在于， 时间中心点ti计算公式具体 如下： ti＝t0+T*(i‑1) 其中， i为光脉冲个数， t0为接收端检测到光脉冲到 探测器探测到该光脉冲的时间差 。 5.如权利要求3所述TDC的量子脉冲截取 方法， 其特 征在于， k≤T/2。 6.如权利要求5所述TDC的量子脉冲截取方法， 其特征在于， 有效时间窗半宽k的确定方 法具体如下： 将k从T/2 ～0的时间窗内按照设定步长进行 取值， 形成一系列的k 值； 检测每个k值对应的误码率及计数率； 获取误码率变化率小于变化率阈值的k值， 在获取的k值中选择计数率最大的k值， 该k 值即为有效时间窗半宽k的取值。 7.如权利要求6所述TDC的量子脉冲截取 方法， 其特 征在于， 所述设定步长为10ps。 8.一种量子密钥分发系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 发送端和接收端， 其中发送端包括： 激光器及FP DA1， 接收端包括： 探测器， TDC及FP DA2； TDC与探测器连接， FP DA2与TDC通讯连接， FP DA1与FPDA2通讯连接 。 9.如权利要求8所述量子密钥分发系统， 其特征在于， 发送端中的激光器发出激光脉 冲， FPDA1向FPDA2发送开始信号； 在探测器在探测到该光脉冲后， FPDA2进行计数， 同时TDC获取探测器对该光脉冲的响 应时刻tj， 并发送至FPDA2， FPDA2基于权利要求1至7任一权利要求所述TDC的量子脉冲 截取 方法确定该 脉冲计数 是否有效。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115189763 A 2基于TDC的量子脉冲截取方 法及量子密钥分发系统 技术领域 [0001]本发明属于量子密钥分发技术领域， 更具体地， 本发明涉及一种基于TDC的量子脉 冲截取方法及量子密钥分发系统。 背景技术 [0002]随着现代化通信技术的迅速发展， 通信的环境愈来愈复杂， 通信安全问题也日益 加重， 各行各业对于通信安全越来越重视。 目前最常用的RSA加密算法在量子计算的冲击 下， 安全性已经难以得到 保障。 而量子保密通信是基于量子力学的基本定律， 量子不可克隆 性和海森堡测不准原理， 利用 “一次一密 ”的方式对信息进 行加密保障了量子密码的无条件 的安全性， 量子密钥分发技 术的应用也随之越来越广泛。 [0003]量子密钥分发技术中常用的编码 方式主要有偏振编码及相位编码。 在偏振编码光 纤传输方案的量子密钥分发中,由于光纤在信道中固有的双折射效应， 使得光子在传输过 程中偏振态会随机发生变化， 受外界环境影响较大， 使得到达接收端光子偏振态无法预测， 如果按照约定的偏振方向进行测量就可能产生错误的探测结果， 导致传输距离短、 误码率 高等问题。 而使用相位编码方案的量子密钥 分发系统， 可消除光纤信道中偏振扰动对系统 的影响， 环境鲁棒性更强。 因此现在常用的主要 是相位编 码的量子密钥分发方案， 通过对光 子的相位差进行编码达到传递密钥信息。 但采用相位编码的量子密钥 分发技术方案， 其探 测器探测到的脉冲计数准确与否， 会直接影响到系统的整体性能。 信号拖尾的这部分信号 相位信息发送端和接 收端都并未调制， 这部分引起的探测器响应计数就不符合干涉公式， 其误码率在完全随机的情况下为50％， 与正常探测计数极低的误码率差异巨大， 因而信号 拖尾导致的脉冲计数极大 的降低了量子密钥分发系统的误码率， 进而降低密钥生成率， 并 且严重影响成码的随机性。 发明内容 [0004]本发明提供一种TDC的量子脉冲截取 方法， 旨在改善上述问题。 [0005]本发明是这样实现的， 一种TDC的量子脉冲截取方法， 所述方法具体包括如下步 骤： [0006]S1、 在检测到探测器有光脉冲信号响应时， 进行脉冲计数， 同时TDC截取该光脉冲 的响应时刻tj； [0007]S2、 基于响应时刻tj计算出当前光脉冲的脉冲序号i， 基于脉冲序号确定当前光脉 冲i的有效信号段 所在时间窗ti±k； [0008]S3、 检测时刻 tj是否位于时间窗ti±k， 若检测结果为是， 则此认定 此次脉冲计 数有 效， 否则， 此次脉冲计数 是拖尾产生， 认定此次脉冲计数 无效。 [0009]进一步的， 基于当前光脉冲的响应时刻tj计算当前脉冲的序号i， 其计算公式具体 如下：说　明　书 1/4 页 3 CN 115189763 A 3