去并且新周期開始，則原始密鑰提取器226進(jìn)行控制以在另一存儲(chǔ)器中交替存儲(chǔ)新收集的量子信息和檢測(cè)事件發(fā)生信息。此外，同時(shí)，原始密鑰提取器226通過(guò)從在前一周期中存儲(chǔ)量子信息和檢測(cè)事件發(fā)生信息的前一存儲(chǔ)器中提取原始密鑰來(lái)執(zhí)行雙緩沖。
[0045]通過(guò)利用第一原始密鑰存儲(chǔ)器228和第二原始密鑰存儲(chǔ)器229，原始密鑰提取器226操作以控制以在兩個(gè)存儲(chǔ)器228和229的其中一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)原始密鑰，同時(shí)通過(guò)使用存儲(chǔ)在另一個(gè)原始密鑰存儲(chǔ)器中的原始密鑰來(lái)實(shí)施QKD協(xié)議和后期處理協(xié)議。
[0046]第一原始密鑰存儲(chǔ)器228和第二原始密鑰存儲(chǔ)器229存儲(chǔ)基于存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器222或第二存儲(chǔ)器224中的信息所提取的原始密鑰。換句話說(shuō)，在應(yīng)用雙緩沖方案之后，第一原始密鑰存儲(chǔ)器228和第二原始密鑰存儲(chǔ)器229交替存儲(chǔ)在比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間短的每個(gè)預(yù)定周期所生成的原始密鑰。
[0047]生成計(jì)數(shù)器230基于量子粒子的類型對(duì)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器222和第二存儲(chǔ)器224中的信息進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)。檢測(cè)計(jì)數(shù)器240基于量子粒子的類型對(duì)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器228和第二存儲(chǔ)器229中的信息進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)。如果根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的QKD系統(tǒng)利用誘餌方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，則期望在原始密鑰生成時(shí)間期間基于量子信號(hào)的類型計(jì)算正常檢測(cè)事件與生成信號(hào)的比率。然而，由于在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的信息僅在特定短周期期間有效的情況下應(yīng)用的雙緩沖方案，該計(jì)算在該實(shí)施方式中無(wú)法執(zhí)行。因此，根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的信號(hào)處理器112包括生成計(jì)數(shù)器230和檢測(cè)計(jì)數(shù)器240，并因此運(yùn)行為針對(duì)每個(gè)量子信號(hào)類型計(jì)算正常檢測(cè)事件與所生成信號(hào)的比率?？梢?，根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的QKD系統(tǒng)可以基于誘餌方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然在圖2中例示了單個(gè)生成計(jì)數(shù)器230和單個(gè)檢測(cè)計(jì)數(shù)器240，但是事實(shí)上多個(gè)生成計(jì)數(shù)器和檢測(cè)計(jì)數(shù)器被用來(lái)針對(duì)每個(gè)量子信號(hào)類型對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的信息進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)。
[0048]圖3是根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的接收器120的信號(hào)處理器112的示意性框圖。如圖3中所示，根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的接收器120的信號(hào)處理器122包括隨機(jī)數(shù)生成器310和集成電路320。包括在根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的信號(hào)處理器122中的組件并不限于此。
[0049]隨機(jī)數(shù)生成器310是設(shè)計(jì)用來(lái)生成特定大小的隨機(jī)數(shù)的硬件或程序，并生成任意量子信息。雖然在圖3中隨機(jī)數(shù)生成器310生成基礎(chǔ)序列信息作為量子信息，但是量子信息并不限于此。
[0050]集成電路320是被構(gòu)造成控制由接收器120執(zhí)行的全部功能的裝置。根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的集成電路320包括第一存儲(chǔ)器322、第二存儲(chǔ)器324、原始密鑰提取器326、第一原始密鑰存儲(chǔ)器328和第二原始密鑰存儲(chǔ)器329。第一存儲(chǔ)器322和第二存儲(chǔ)器324以及第一原始密鑰存儲(chǔ)器328和第二原始密鑰存儲(chǔ)器329以預(yù)設(shè)比率在嵌入在集成電路320中的靜態(tài)存儲(chǔ)器中進(jìn)行分配。
[0051]第一存儲(chǔ)器322和第二存儲(chǔ)器324存儲(chǔ)檢測(cè)信息和基礎(chǔ)序列。具體地，由于應(yīng)用了雙緩沖方案，第一存儲(chǔ)器322和第二存儲(chǔ)器324交替地存儲(chǔ)基于比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間短的特定周期所收集的檢測(cè)信息和基礎(chǔ)序列。存儲(chǔ)在每個(gè)存儲(chǔ)器中的信息在用于生成原始密鑰的特定周期期間被保持，然后被去除。
[0052]原始密鑰提取器326通過(guò)使用存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器322或第二存儲(chǔ)器324中的檢測(cè)信息和基礎(chǔ)序列來(lái)提取原始密鑰。原始密鑰提取器326進(jìn)行控制，以在比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間短的特定周期期間在第一存儲(chǔ)器322或第二存儲(chǔ)器324中存儲(chǔ)在原始密鑰生成處理中收集的檢測(cè)信息和基礎(chǔ)序列。在此之后，如果特定周期已經(jīng)過(guò)去并且新周期開始，則原始密鑰提取器326進(jìn)行控制以在另一存儲(chǔ)器中交替存儲(chǔ)新收集的檢測(cè)信息和基礎(chǔ)序列。此夕卜，同時(shí)，原始密鑰提取器326從在前一周期中存儲(chǔ)檢測(cè)信息和基礎(chǔ)序列的前一存儲(chǔ)器中提取原始密鑰。
[0053]通過(guò)利用第一原始密鑰存儲(chǔ)器328和第二原始密鑰存儲(chǔ)器329，原始密鑰提取器326運(yùn)行為進(jìn)行控制以在兩個(gè)存儲(chǔ)器328和329的其中任一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)原始密鑰，同時(shí)通過(guò)使用存儲(chǔ)在另一個(gè)原始密鑰存儲(chǔ)器中的原始密鑰來(lái)實(shí)施QKD協(xié)議和后期處理協(xié)議。
[0054]第一原始密鑰存儲(chǔ)器328和第二原始密鑰存儲(chǔ)器329存儲(chǔ)基于存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器322或第二存儲(chǔ)器324中的信息所提取的原始密鑰。換句話說(shuō)，由于應(yīng)用了雙緩沖方案，第一原始密鑰存儲(chǔ)器328和第二原始密鑰存儲(chǔ)器329交替存儲(chǔ)在分別比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間短的特定周期中所生成的原始密鑰。
[0055]圖4是根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式生成原始密鑰的方法的流程圖。根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的原始密鑰生成處理基于QKD系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境在比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間短的特定周期期間執(zhí)行?？梢?，根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的QKD系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)預(yù)定周期在預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間期間反復(fù)執(zhí)行原始密鑰生成處理。
[0056]如圖4中所例示的，在根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的原始密鑰生成方法中，發(fā)送器110和接收器120中的各方首先生成任意量子信息(S410)。在步驟S410中，發(fā)送器110生成隨機(jī)數(shù)序列、基礎(chǔ)序列和誘餌序列中的一部分或全部，接收器120生成基礎(chǔ)序列作為量子信息，但是發(fā)送器110和接收器120不限于這些具體操作。
[0057]發(fā)送器110向接收器120發(fā)送基于量子信息調(diào)制的量子信號(hào)(S420)。具體地，發(fā)送器110通過(guò)使用相位調(diào)制器和可調(diào)光衰減器基于隨機(jī)比特序列、基礎(chǔ)序列和誘餌序列對(duì)從脈沖激光源生成的激光進(jìn)行調(diào)制，從而生成量子信號(hào)。發(fā)送器110將所生成的量子信號(hào)發(fā)送到接收器120。
[0058]接收器120基于由接收器120生成的量子信息例如基礎(chǔ)序列對(duì)在步驟S420中接收的量子信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并且檢測(cè)經(jīng)調(diào)制的量子信號(hào)以輸出檢測(cè)信息(S430)。換句話說(shuō)，接收器120通過(guò)使用相位調(diào)制器基于基礎(chǔ)序列對(duì)從發(fā)送器110接收的量子信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)使用Sro檢測(cè)經(jīng)調(diào)制的量子信號(hào)以輸出檢測(cè)信息。
[0059]接收器120觀察在步驟S430中檢測(cè)到的檢測(cè)信息中哪里發(fā)生了正常檢測(cè)事件，并且基于觀察的結(jié)果將檢測(cè)事件發(fā)送信息發(fā)送到發(fā)送器110(S440)。換句話說(shuō)，接收器120觀察在檢測(cè)信息中哪里發(fā)生了正常檢測(cè)事件，并且生成包含該正常檢測(cè)事件的位置信息的檢測(cè)事件發(fā)生信息并將該檢測(cè)事件發(fā)生信息發(fā)送到發(fā)送器110。
[0060]接收器120通過(guò)使用檢測(cè)信息和量子信息生成原始密鑰(S450)。S卩，接收器基于在步驟S440中提取的檢測(cè)事件發(fā)生信息僅對(duì)在檢測(cè)信息中哪里發(fā)生了正常檢測(cè)事件進(jìn)行過(guò)濾，以生成原始密鑰。在這種情況下，接收器120附加地提取并存儲(chǔ)與檢測(cè)到的事件正常發(fā)生的位置相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列。
[0061]發(fā)送器110通過(guò)使用檢測(cè)事件發(fā)生信息和量子信息生成原始密鑰(S460)。即，發(fā)送器110在步驟S440中從接收器120接收檢測(cè)事件發(fā)生信息。發(fā)送器110利用所接收到的檢測(cè)事件發(fā)生信息來(lái)提取映射到該檢測(cè)事件發(fā)生信息的隨機(jī)數(shù)序列，并且基于所提取的隨機(jī)數(shù)序列生成并存儲(chǔ)原始密鑰。當(dāng)提取映射到檢測(cè)事件發(fā)生信息的隨機(jī)數(shù)序列時(shí)，發(fā)送器110附加地提取并存儲(chǔ)與所提取的隨機(jī)數(shù)序列相對(duì)應(yīng)的量子信息。
[0062]根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的發(fā)送器110和接收器120基于QKD系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境在比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間T短的特定周期t期間反復(fù)執(zhí)行步驟S410至步驟S460。發(fā)送器110和接收器120基于所提取和所存儲(chǔ)的原始密鑰生成最終原始密鑰。另外，發(fā)送器110和接收器120可以通過(guò)步驟S410至步驟S460通過(guò)向原始密鑰生成處理應(yīng)用雙緩沖方案來(lái)生成原始密鑰。
[0063]雖然在圖4中步驟S410至步驟S460是順序執(zhí)行的，但是步驟S410至步驟S460并不限于此。圖4中所例示的步驟S410至步驟S460可以按照不同的順序執(zhí)行，和/或這些步驟中的兩個(gè)或更多個(gè)步驟可以并列執(zhí)行?？梢姡瑘D4不限于時(shí)間序列順序。
[0064]圖5是用于描述根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式通過(guò)使用雙緩沖方案生成原始密鑰的方法的示意圖。
[0065]如圖5中所例示的，根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的QKD系統(tǒng)被構(gòu)造成基于QKD系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境在比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間T短的特定周期t期間執(zhí)行圖4中的步驟S410至步驟S460?？梢?，QKD系統(tǒng)在預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)間期間反復(fù)執(zhí)行原始密鑰生成處理。根據(jù)本公開的至少一種實(shí)施方式的QKD系統(tǒng)的發(fā)送器110和接收器120可以包括多個(gè)存儲(chǔ)器，因此可以執(zhí)行雙緩沖處理。例如，發(fā)送器110和接收器120在比預(yù)設(shè)原始密鑰生成時(shí)