量子保密通信系统校准方法及装置与流程

1.本技术涉及量子保密通信技术领域，特别涉及一种量子保密通信系统校准方法及装置。


背景技术：

2.目前密码学中，公钥密码体系因计算量小且易于发行，被广泛应用。但是，该体系已被证明可以通过量子算法破解。随着信息安全日趋重要，如何提高通信的安全性已成为当今最为紧迫的问题之一。基于此，量子保密通信技术应运而生。基于bb84协议的量子保密通信系统能够很大程度提高通信的安全性。
3.在基于bb84协议的量子保密通信系统中，发送端alice随机发送具有四种偏振信息的量子信号给接收端bob。bob再通过偏振分束器和单光子探测器对具有四种偏振信息的量子信号进行探测。之后，bob将探测器结果等非涉密信息与alice交换后，生成alice和bob共享的安全密钥。bob的单光子探测器通常处于门控形式下，仅在门信号加载时才能处于探测单光子的盖革模式。因此，bob会在量子保密通信系统的校准阶段，确定单光子探测器的门信号的位置，以确保单光子探测器以最佳的性能探测。
4.然而，相关技术中，量子保密通信系统在校准过程中可能存在漏洞，容易被窃取者eve攻击，安全性不高。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种量子保密通信系统校准方法及装置，可以防止窃取者的攻击，提高系统的安全性。所述技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种量子保密通信系统校准方法，应用于量子保密通信系统的接收设备，接收设备包括n个量子探测器，n为大于等于4且为偶数的整数，该方法包括：
7.通过n个量子探测器分别探测n个偏振方向的量子信号，并分别校准n个量子探测器对应的n个门信号的位置，得到n个第一位置；n个偏振方向的量子信号为量子保密通信系统的发送设备发送的；确定n个第一位置中两两之间的偏差，得到多个第一偏差；若至少一个第一偏差大于预设阈值，则重新校准n个量子探测器的门信号的位置，得到n个第二位置；其中，任意两个第二位置之间的偏差小于预设阈值。
8.在一些实施例中，向发送设备发送探测信号，探测信号用于指示重新校准n个量子探测器的门信号的位置；通过第一探测器探测发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并校准第一探测器的门信号位置，得到基准第二位置；第一偏振方向为n个偏振方向中的任一个，第一探测器为n个量子探测器中，用于探测第一偏振方向的量子信号的探测器；通过第二探测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，目标第二位置与基准第二位置的偏差小于预设阈值；第二偏振信号为n个偏振方向中除第一偏振方向之外的任一个偏振方向，第二探测器为n个量子探测器中，用于探测第二偏振方向的量子信号的探测器。
9.在一些实施例中，根据基准第二位置和预设阈值，确定预设范围，预设范围中任一个值与基准第二位置的偏差小于预设阈值；通过第二探测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，目标第二位置位于预设范围内。
10.在一些实施例中，预设范围的下限大于或等于第一值，预设范围的上限小于或等于第二值，第一值为基准第二位置与第一预设阈值的乘积，第二值为基准第二位置与第二预设阈值的乘积，第一预设阈值小于第二预设阈值。
11.在一些实施例中，确定n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差，i和j均小于或等于n，且i与j不相等；若目标第一偏差大于预设阈值，则确定至少一个第一偏差大于预设阈值；若目标第一偏差小于或等于预设阈值，则令i＝i+1，或j＝j+1，返回执行步骤：确定n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差。
12.在一些实施例中，确定第i个第一位置与第j个第一位置的差值的绝对值；确定绝对值与第i个第一位置的商，得到目标第一偏差。
13.在一些实施例中，通过第一探测器接收发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并将探测计数最大时第一探测器对应的门信号的位置，确定为第一探测器的第一位置，第一偏振方向为n个偏振方向中的任一个，第一探测器为n个量子探测器中用于探测第一偏振方向的量子信号的探测器。
14.本技术第一方面提供的量子保密通信系统校准方法，接收设备能够根据发送设备发送的量子信号，将各个量子探测器门信号的位置之间的偏差控制在预设范围内，解决了量子保密通信系统在校准过程中存在漏洞的问题，防止了窃取者的攻击，提高了系统的安全性。
15.第二方面，提供了一种接收设备，所述接收设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的量子保密通信系统校准方法。
16.第三方面，提供了一种量子保密通信系统，该系统包括第二方面提供的接收设备和发送设备。
17.第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的量子保密通信系统校准方法。
18.可以理解的是，上述第二方面、第三方面、第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本技术实施例提供的一例量子保密系统的结构示意图；
21.图2是本技术实施例提供的一例量子保密通信系统校准原理的示意图；
22.图3是本技术实施例提供的一例量子保密通信系统校准方法的流程图；
23.图4是本技术实施例提供的一例重新校准n个探测器的门信号的位置的方法的流程示意图；
24.图5是申请实施例提供的一例窃取者攻击的示意图；
25.图6是本技术实施例提供的一例确定目标第二位置的方法的流程示意图；
26.图7是本技术实施例提供的一例确定目标第一偏差的方法的流程示意图；
27.图8是本技术实施例提供的一种接收装置的结构示意图；
28.图9是本技术实施例提供的一种接收设备的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
30.应当理解的是，本技术提及的“多个”是指两个或两个以上。在本技术的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，为了便于清楚描述本技术的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
31.在对量子保密通信系统校准方法描述之前，首先对该方法所适用的量子保密系统进行说明。示例性的，图1是本技术实施例提供的一例量子保密系统的结构示意图。量子保密系统包括发送设备(也称为发送端或alice)100和接收设备(也称为接收端或bob)200。
32.下面结合附图对发送设备100和接收设备200进行具体说明。
33.示例性的，图2是本技术实施例提供的一例量子保密通信系统校准原理的示意图。如图2所示发送设备100包括：量子发送器101。量子发送器101用于将量子信号发送给接收设备200。接收设备200包括：分束器201、偏振分束器202、量子探测器(下简称为探测器)203。分束器201用于将量子信号分为两束不同的量子信号。偏振分束器202用于将分束器分束得到的其中一束量子信号分成两个偏振方向的量子信号。可选的，在bb84协议中，偏振分束器202可以将量子信号分为四个偏振方向的量子信号，分别为：h偏振方向的量子信号、v偏振方向的量子信号、p偏振方向的量子信号和n偏振方向的量子信号。探测器203用于探测并记录不同偏振方向的量子信号对应的门信号的位置。可选的，在bb84协议中，探测器203可以包括h探测器、v探测器、p探测器和n探测器。其中，h探测器用于探测h偏振方向的量子信号，v探测器用于探测v偏振方向的量子信号，v探测器用于v探测偏振方向的量子信号，n探测器用于n探测偏振方向的量子信号。
34.需要说明的是，探测器203通常处于门控形式下，仅门信号加载时，才能处于盖革模式，盖革模式下才能探测量子信号。也就是说，探测器203无法一直处于盖革模式，因此，需要由发送设备100中的量子发送器101向接收设备200发送量子信号，接收设备200中的探测器203根据探测到的量子信号的实际情况调制探测器的门信号位置，以获取最佳的探测性能，这个过程即为量子保密通信系统的校准过程。
35.在基于bb84协议的量子保密通信系统中，发送端alice随机发送具有四种偏振信息的量子信号给接收端bob。bob再通过偏振分束器和单光子探测器对具有四种偏振信息的量子信号进行探测。之后，bob将探测器结果等非涉密信息与alice交换后，生成alice和bob共享的安全密钥。bob的单光子探测器通常处于门控形式下，仅在门信号加载时才能处于探测单光子的盖革模式。因此，bob会在量子保密通信系统的校准阶段，确定单光子探测器的门信号的位置，以确保单光子探测器以最佳的性能探测。然而，相关技术中，量子保密通信系统在校准过程中可能存在漏洞，容易被窃取者eve攻击，安全性不高。
36.有鉴于此，本技术实施例中介绍了一种量子保密通信系统校准方法，接收设备能够根据发送设备发送的量子信号，将各个探测器门信号的位置之间的偏差控制在预设范围内，解决了量子保密通信系统在校准过程中存在漏洞的问题，防止了窃取者的攻击，提高了系统的安全性。
37.下面对本技术实施例提供的量子保密通信系统校准方法进行详细地解释说明。
38.下述实施例中，以bb84协议的量子保密通信系统为例，对本技术实施例提供的方法进行说明。
39.图3是本技术实施例提供的一例量子保密通信系统校准方法的流程图，参见图3，该方法包括以下步骤：
40.s101：发送设备将n个偏振方向的量子信号发送给接收设备。
41.本实施例中，n为4。也就是说，发送设备依次将4个偏振方向的量子信号发送给接收设备，4个偏振方向的量子信号分别为：h偏振量子信号、v偏振量子信号、p偏振量子信号和n偏振量子信号。需要说明的是，本技术实施例中，对于发送设备发送4个偏振方向的量子信号的顺序不做任何限定。
42.s102：接收设备通过n个探测器分别探测n个偏振方向的量子信号，并分别校准n个探测器对应的n个门信号的位置，得到n个第一位置。
43.本实施例中，n个探测器分别为h探测器、v探测器、p探测器和n探测器。n个第一位置分别为h探测器、v探测器、p探测器和n探测器的第一门信号位置，以下分别称为第一门信号位置t
h1
，第一门信号位置t
v1
，第一门信号位置t
p1
，以及第一门信号位置t
n1
。
44.s102：确定n个第一位置中两两之间的偏差，得到多个第一偏差。
45.两个第一位置之间的第一偏差用于表征两个第一门信号位置的差的大小。可选的，第一偏差可以直接通过两个第一门信号之间的差得到，也可以基于两个第一门信号之间的差作变形或计算得到。
46.需要说明的是，n个探测器对应n个第一位置，其中任意两个第一位置可以为1个，也可以为2个确定两个第一偏差。
47.在一个实施例中，确定第一门信号位置t
h1
和第一门信号位置t
v1
的第一偏差的过程可以包括：
48.a、确定h探测器的第一门信号位置t
h1
与v探测器的第一门信号位置t
v1
差的绝对值。
49.b、确定绝对值与h探测器的第一门信号位置t
h1
或v探测器的第一门信号位置t
v1
的商，得到第一偏差。
50.同理，参照上述步骤分别计算h探测器的第一门信号位置t
h1
、v探测器的第一门信
号位置t
v1
、p探测器的第一门信号位置t
p1
和n探测器的第一门信号位置t
n1
其中任意两个第一门信号位置之间的第一偏差，可以得到如下第一偏差：
51.d1到d
12
表示第一偏差。
52.s103：若至少一个第一偏差大于预设阈值，则重新校准n个探测器的门信号的位置，得到n个第二位置；其中，任意两个第二位置之间的偏差小于预设阈值。
53.bb84协议下，接收设备确定第一偏差与预设阈值的大小关系，若第一偏差大于预设阈值，则说明目前探测器门信号的位置存在被窃取者攻击的概率比较大，系统安全性不高。此时，接收设备重新校准4个探测器的门信号的位置，将4个探测器的门信号的位置偏差控制在预设范围内，得到4个第二位置。
54.若第一偏差小于或等于预设阈值，则说明系统安全性高，不容易被窃取者攻击。此时，接收设备不需要重新校准4个探测器的门信号的位置。
55.可选的预设阈值可以为用户设定的阈值，可以为0.01、0.02、0.005等，此处不做限定。需要说明的是预设阈值为抵御窃取者攻击的最大偏差，预设阈值越小则校准后的系统越安全，越不容易被窃听者攻击。
56.以预设阈值为0.01，第一偏差为0.02为例，接收设备确定第一偏差大于预设阈值，此时接收设备需要重新校准n个探测器的门信号位置，得到4个第二位置，其中，任意两个第二位置之间的偏差小于预设阈值0.01。
57.本实施例中，n个第二位置分别为h探测器、v探测器、p探测器和n探测器的第二门信号位置，以下分别称为第二门信号位置t
h2
，第二门信号位置t
v2
，第二门信号位置t
p2
，以及第二门信号位置t
n2
。
58.在一个实施例中，上述步骤s101至s103的具体实现过程可以如下：
59.1)、发送设备发送h偏振的量子信号给接收设备。
60.2)、接收设备通过h探测器探测h偏振的量子信号，并在探测的过程中调制h探测器的门信号位置。当h探测器的探测计数最大时，记录h探测器门信号的位置，得到第一门信号位置t
h1
，同时将t
h1
发送给发送设备。
61.3)、发送设备收到t
h1
之后，开始发送v偏振的量子信号给接收设备。
62.同理，参照上述步骤1)、2)、3)可以得到v探测器的第一门信号位置t
v1
、p探测器的第一门信号位置t
p1
、n探测器的第一门信号位置t
n1
。
63.4)、接收设备根据得到的4个第一门信号位置，计算两两第一门信号位置之间的偏差，得到多个偏差。
64.以计算门信号位置t
h1
和门信号位置t
v1
之间的偏差为例，接收设备首先计算门信号位置t
h1
与门信号位置t
v1
差的绝对值，然后分别计算绝对值与t
h1
或者与t
v1
的商，得到偏差。需要说明的是任意两个门信号位置可以得到两个偏差。
65.5)、接收设备判断门信号位置两两之间的偏差和预设阈值的大小关系，若门信号
位置两两之间的偏差小于预设阈值，则表征窃取者不容易攻击系统，系统安全性高，不需要进行重新校准，继续计算其他门信号位置两两之间的偏差和预设阈值的大小关系。
66.6)、若门信号位置两两之间的偏差存在大于预设阈值的偏差，则进行重新校准，得到4个第二门信号位置：第二门信号位置t
h2
，第二门信号位置t
v2
，第二门信号位置t
p2
，以及第二门信号位置t
n2
，4个第二门信号位置两两之间的偏差小于预设阈值。
67.本技术实施例中，收设备能够根据发送设备发送的量子信号，将各个探测器门信号的位置之间的偏差控制在预设范围内，解决了量子保密通信系统在校准过程中存在漏洞的问题，防止了窃取者的攻击，提高了系统的安全性。
68.下面对重新校准的过程进行进一步说明。示例性的，图4为本技术实施例提供的一例重新校准n个探测器的门信号的位置的方法的流程示意图，如图4所示，上述步骤s103重新校准n个探测器的门信号的位置，得到n个第二位置，包括：
69.s201：接收设备向发送设备发送探测信号，探测信号用于指示重新校准n个探测器的门信号的位置。
70.接收设备确定第一偏差大于预设阈值后，会向发送设备发送探测信号，以指示发送设备重新发送n个偏振方向的量子信号。
71.s202、发送设备响应于探测信号，向接收设备发送第一偏振方向的量子信号。
72.发送设备会随机发送量子信号，第一偏振方向的量子信号是指重新校准时，发送设备向接收设备发送的第一个量子信号。第一偏振方向的量子信号可以为h偏振量子信号、v偏振量子信号、p偏振量子信号和n偏振量子信号。需要说明的是，本技术实施例中，对于发送设备发送4个偏振方向的量子信号的顺序不做任何限定。
73.s203：接收设备通过第一探测器探测发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并校准第一探测器的门信号位置，得到基准第二位置；第一偏振方向为n个偏振方向中的任一个，第一探测器为n个探测器中，用于探测第一偏振方向的量子信号的探测器。
74.接收设备根据发送设备发送的第一偏振方向的量子信号通过对应的第一探测器探测发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并校准第一探测器的门信号位置，得到基准第二位置。以发送设备发送h偏振方向的量子信号为例，接收设备通过h探测器探测h偏振方向的量子信号，当h探测器的探测计数最大时，记录h探测器的门信号位置，此时的h探测器的门信号位置即为基准第二位置。
75.s204：接收设备通过第二探测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，目标第二位置与基准第二位置的偏差小于预设阈值；第二偏振信号为n个偏振方向中除第一偏振方向之外的任一个偏振方向，第二探测器为n个探测器中，用于探测第二偏振方向的量子信号的探测器。
76.需要说明的是第二探测器为不同于第一探测器的其他的探测器。例如，第一探测器为h探测器，第二探测器可以为v探测器、p探测器或n探测器其中的任一个。发送设备发送的第二偏振方向的量子信号为不同于第一偏振方向的其他方向的量子信号。例如，第一偏振方向的量子信号为h偏振方向的量子信号，则第二偏振方向的量子信号可以为v偏振、p偏振或n偏振方向的量子信号其中的任一个。
77.接收设备将记录的第一探测器的门信号位置发送给发送设备，发送设备接收到第一探测器的门信号位置后，向接收设备发送第二偏振方向的量子信号，接收设备根据基准
第二位置与预设阈值，确定出预设范围区间。收设备在预设范围区间内对第二偏振方向的量子信号探测，当第二探测器的探测计数最大时，确定第二探测器对应的门信号位置即目标第二位置。
78.在一个实施例中，上述步骤s201至s204的具体实现过程可以如下：
79.1)、接收设备向发送设备发送探测信号，发送设备接收到探测信号后，向接收设备重新发送h偏振的量子信号。
80.需要说明的是，发送设备接收到探测信号后，可以将h偏振的量子信号、v偏振的量子信号、p偏振的量子信号和n偏振的量子信号中的任一个量子信号发送给接收设备，此处以发送设备向接收设备发送h偏振的量子信号为例进行说明。
81.2)、接收设备调制h探测器的门信号位置，当h探测器的探测计数最大时，记录h探测器的门信号位置t
h2
，即为基准第二位置。同时将t
h2
发送给发送设备。
82.3)、发送设备收到基准第二位置t
h2
后，开始发送v偏振的量子信号给接收设备。
83.4)、接收设备根据基准第二位置t
h2
和预设阈值，确定预设范围区间。接收设备在该区间内调制v探测器的门信号位置，当v探测器的探测计数最大时，记录v探测器的门信号位置t
v2
。例如，第一探测器为h探测器，h探测器的门信号位置为100，预设阈值为0.01，第二探测器可以为v探测器，根据h探测器的门信号位置100和预设阈值0.01可以确定预设范围区间为[99，101]。根据预设范围区间，当v探测器探测计数最大时，确定目标第二位置，目标第二位置例如可以为99、101等。
[0084]
需要说明的是，当第二探测器的门信号位置位于预设范围区间时，系统不容易被窃取者攻击。示例性的，图5是本技术实施例提供的一例探测器的探测计数示意图。如图5中，横坐标表示时间，纵坐标表示探测计数。当系统未被窃取者攻击时，探测器的探测计数在一个周期内出现一次极大值，如图5中a图所示。当系统被窃取者攻击时，在一个周期内探测器的探测计数可以出现多次极大值，如图5中的b图所示。
[0085]
同理，根据上述步骤3)、4)可以得到p探测器的门信号位置t
p2
、n探测器的门信号位置t
n2
。
[0086]
可选的，探测器接收发送设备发送的偏振方向的量子信号，并将探测计数最大时探测器对应的门信号的位置。需要说明的是，测量设备都会存在一定噪声，噪声会降低传输的成码率。随着传输距离越来越长，信道衰减越来越大，测量设备所能测量到的信号探测计数也越来越少，而测量设备产生的噪声在信号中占比也越来越大，当噪声占比超过一定界线时，传输过程便不能生成密钥。此时将探测计数最大时，记录门信号的位置可以保证密钥的生成。
[0087]
本技术实施例中，接收设备对第一偏差和预设阈值进行比较，若第一偏差大于预设阈值时，接收设备向发送设备发送探测信号，发送设备重新发送量子信号给接收设备，接收设备根据第一偏振方向的量子信号，校准第一探测器的门信号位置，得到基准第二位置，然后根据基准第二位置得到目标第二位置。如此，将第二门信号位置锁定到预设范围内，从而使任意两个第二门信号之间的偏差锁定在预设阈值内，保证了n个第二门信号位置的一致性，防止了窃取者窃取信息，提高了系统的安全性。
[0088]
下面对确定目标第二位置的过程进行进一步说明。示例性的，图6是本技术实施例提供的一例确定目标第二位置的方法的流程示意图，如图6所示，上述步骤s204通过第二探
测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，包括：
[0089]
s301：接收设备根据基准第二位置和预设阈值，确定预设范围，预设范围中任一个值与基准第二位置的偏差小于预设阈值。
[0090]
预设范围的下限大于或等于第一值，预设范围的上限小于或等于第二值，第一值为基准第二位置与第一预设阈值的乘积，第二值为基准第二位置与第二预设阈值的乘积，第一预设阈值小于第二预设阈值。
[0091]
需要说明的是，预设范围为第二探测器门信号位置所在的范围区间，即第二探测器门位置在该范围区间内，则可以防止窃取者攻击，系统更安全。
[0092]
例如，基准第二位置可以为100，第一预设阈值可以为0.99，第二预设阈值可以为1.01，则第一值为99，第二值为101，可以得到预设范围的下限为99，预设范围的上限为101，可以得到预设范围区间为[99，101]。
[0093]
s302：接收设备通过第二探测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，目标第二位置位于预设范围内。
[0094]
接收设备将记录的第一探测器的门信号位置发送给发送设备，发送设备接收到第一探测器的门信号位置后，向接收设备发送第二偏振方向的量子信号，接收设备根据基准第二位置与预设阈值，确定出预设范围区间。接收设备在预设范围区间内对第二偏振方向的量子信号探测，当第二探测器的探测计数最大时，确定第二探测器对应的门信号位置即目标第二位置。
[0095]
本技术实施例中，接收设备根据预设范围将第二探测器门的第二门信号位置控制在预设范围内。如此保证了门信号位置的一致性，防止了窃取者攻击，提高了系统的安全性。
[0096]
下面对获取目标第一偏差的过程进行详细说明。参见图7，该方法包括以下步骤：
[0097]
s401：确定第i个第一位置与第j个第一位置的差值的绝对值。
[0098]
s402：确定绝对值与第i个第一位置的商，得到目标第一偏差。
[0099]
s403：若目标第一偏差大于预设阈值，则确定至少一个第一偏差大于预设阈值。
[0100]
s404：若目标第一偏差小于或等于预设阈值，则令i＝i+1，或j＝j+1，返回执行步骤：s401。
[0101]
也就是说，在计算第一偏差，并判断各个第一偏差与预设阈值之间的关系时，可以逐个计算第一偏差并判断与预设阈值的关系。若在逐个计算的过程中，第一偏差大于预设阈值时，则停止后续第一偏差的计算，直接进入重新校准阶段。这样，在防止窃取者攻击，提高系统的安全性的同时，能够减少计算量，节省资源。
[0102]
图8示出了本技术提供的一种量子保密通信系统校准装置800的结构示意图。该装置800应用于量子保密通信系统中的接收设备，装置800包括：
[0103]
获取模块801，用于通过n个探测器分别探测n个偏振方向的量子信号，并分别校准n个探测器对应的n个门信号的位置，得到n个第一位置；n个偏振方向的量子信号为量子保密通信系统的发送设备发送的。
[0104]
确定模块802，用于确定n个第一位置中两两之间的偏差，得到多个第一偏差。
[0105]
确定模块802，用于若至少一个第一偏差大于预设阈值，则重新校准n个探测器的
门信号的位置，得到n个第二位置；其中，任意两个第二位置之间的偏差小于预设阈值。
[0106]
在一些实施例中，确定模块802，还用于向发送设备发送探测信号，探测信号用于指示重新校准n个探测器的门信号的位置；通过第一探测器探测发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并校准第一探测器的门信号位置，得到基准第二位置；第一偏振方向为n个偏振方向中的任一个，第一探测器为n个探测器中，用于探测第一偏振方向的量子信号的探测器；通过第二探测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，目标第二位置与基准第二位置的偏差小于预设阈值；第二偏振信号为n个偏振方向中除第一偏振方向之外的任一个偏振方向，第二探测器为n个探测器中，用于探测第二偏振方向的量子信号的探测器。
[0107]
在一些实施例中，确定模块802，还用于根据基准第二位置和预设阈值，确定预设范围，预设范围中任一个值与基准第二位置的偏差小于预设阈值；通过第二探测器探测发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，目标第二位置位于预设范围内。
[0108]
在一些实施例中，预设范围的下限大于或等于第一值，预设范围的上限小于或等于第二值，第一值为基准第二位置与第一预设阈值的乘积，第二值为基准第二位置与第二预设阈值的乘积，第一预设阈值小于第二预设阈值。
[0109]
在一些实施例中，确定模块802，还用于确定n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差，i和j均小于或等于n，且i与j不相等；若目标第一偏差大于预设阈值，则确定至少一个第一偏差大于预设阈值；若目标第一偏差小于或等于预设阈值，则令i＝i+1，或j＝j+1，返回执行步骤：确定n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差。
[0110]
在一些实施例中，确定模块802，还用于通过第一探测器接收发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并将探测计数最大时第一探测器对应的门信号的位置，确定为第一探测器的第一位置，第一偏振方向为n个偏振方向中的任一个，第一探测器为n个探测器中用于探测第一偏振方向的量子信号的探测器。
[0111]
装置800执行量子保密通信系统校准方法的具体方式以及产生的有益效果可以参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0112]
图9为本技术实施例提供的一种接收设备的结构示意图。如图9所示，接收设备200包括：处理器910、存储器920以及存储在存储器920中并可在处理器910上运行的计算机程序921，处理器910执行计算机程序921时实现上述实施例中的量子保密通信系统校准方法中的步骤。
[0113]
接收设备200可以是一个通用接收设备或一个专用接收设备。在具体实现中，接收设备200可以是台式机、便携式电脑、网络服务器、掌上电脑、移动手机、平板电脑、无线终端设备、通信设备或嵌入式设备，本技术实施例不限定接收设备200的类型。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是接收设备200的举例，并不构成对接收设备200的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，比如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
[0114]
处理器910可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，处理器910还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电
路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者也可以是任何常规的处理器。
[0115]
存储器920在一些实施例中可以是接收设备200的内部存储单元，比如接收设备200的硬盘或内存。存储器920在另一些实施例中也可以是接收设备200的外部存储设备，比如接收设备200上配备的插接式硬盘、智能存储卡(smart media card，smc)、安全数字(secure digital，sd)卡、闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器920还可以既包括接收设备200的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器920用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(boot loader)、数据以及其他程序等。存储器920还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0116]
本技术实施例还提供一种量子保密通信系统，包括如上所述的接收设备和发送设备。
[0117]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0118]
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述方法实施例中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。该计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、rom(read-only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、cd-rom(compact disc read-only memory，只读光盘)、磁带、软盘和光数据存储设备等。本技术提到的计算机可读存储介质可以为非易失性存储介质，换句话说，可以是非瞬时性存储介质。
[0119]
应当理解的是，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过软件、硬件、固件或者其任意结合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。该计算机指令可以存储在上述计算机可读存储介质中。
[0120]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0121]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0122]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/接收设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/接收设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个
单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0123]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0124]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种量子保密通信系统校准方法，应用于量子保密通信系统的接收设备，所述接收设备包括n个量子探测器，n为大于等于4且为偶数的整数，其特征在于，所述方法包括：通过所述n个量子探测器分别探测n个偏振方向的量子信号，并分别校准所述n个量子探测器对应的n个门信号的位置，得到n个第一位置；所述n个偏振方向的量子信号为所述量子保密通信系统的发送设备发送的；确定所述n个第一位置中两两之间的偏差，得到多个第一偏差；若至少一个第一偏差大于预设阈值，则重新校准所述n个量子探测器的门信号的位置，得到n个第二位置；其中，任意两个所述第二位置之间的偏差小于所述预设阈值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重新校准所述n个量子探测器的门信号的位置，得到n个第二位置，包括：向所述发送设备发送探测信号，所述探测信号用于指示重新校准所述n个量子探测器的门信号的位置；通过第一探测器探测所述发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并校准所述第一探测器的门信号位置，得到基准第二位置；所述第一偏振方向为所述n个偏振方向中的任一个，所述第一探测器为所述n个量子探测器中，用于探测所述第一偏振方向的量子信号的探测器；通过第二探测器探测所述发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准所述第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，所述目标第二位置与所述基准第二位置的偏差小于所述预设阈值；所述第二偏振方向为所述n个偏振方向中除所述第一偏振方向之外的任一个偏振方向，所述第二探测器为所述n个量子探测器中，用于探测所述第二偏振方向的量子信号的探测器。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过第二探测器探测所述发送设备发送的第二偏振方向的量子信号，并校准所述第二探测器的门信号位置，得到目标第二位置，包括：根据所述基准第二位置和所述预设阈值，确定预设范围，所述预设范围中任一个值与所述基准第二位置的偏差小于所述预设阈值；通过所述第二探测器探测所述发送设备发送的所述第二偏振方向的量子信号，并校准所述第二探测器的门信号位置，得到所述目标第二位置，所述目标第二位置位于所述预设范围内。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设范围的下限大于或等于第一值，所述预设范围的上限小于或等于第二值，所述第一值为所述基准第二位置与所述第一预设阈值的乘积，所述第二值为所述基准第二位置与所述第二预设阈值的乘积，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述n个第一位置中两两之间的偏差，包括：确定所述n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差，i和j均小于或等于n，且i与j不相等；若所述目标第一偏差大于所述预设阈值，则确定至少一个所述第一偏差大于所述预设阈值；
若所述目标第一偏差小于或等于所述预设阈值，则令i＝i+1，或j＝j+1，返回执行步骤：确定所述n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述n个第一位置中的第i个第一位置与第j个第一位置之间的偏差，得到目标第一偏差，包括：确定所述第i个第一位置与所述第j个第一位置的差值的绝对值；确定所述绝对值与所述第i个第一位置的商，得到所述目标第一偏差。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述n个量子探测器分别探测n个偏振方向的量子信号，并分别校准所述n个量子探测器对应的n个门信号的位置，得到n个第一位置，包括：通过第一探测器接收所述发送设备发送的第一偏振方向的量子信号，并将探测计数最大时所述第一探测器对应的门信号的位置，确定为所述第一探测器的第一位置，所述第一偏振方向为所述n个偏振方向中的任一个，所述第一探测器为所述n个量子探测器中用于探测所述第一偏振方向的量子信号的探测器。8.一种接收设备，其特征在于，所述接收设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。9.一种量子保密通信系统，其特征在于，所述通信接收设备包括如权利要求8所述的接收设备和发送设备。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种量子保密通信系统校准方法及装置，属于量子保密通信技术领域。所述方法包括：通过n个量子探测器分别探测n个偏振方向的量子信号，并分别校准n个量子探测器对应的n个门信号的位置，得到n个第一位置；n个偏振方向的量子信号为量子保密通信系统的发送设备发送的；确定n个第一位置中两两之间的偏差，得到多个第一偏差；若至少一个第一偏差大于预设阈值，则重新校准n个量子探测器的门信号的位置，得到n个第二位置；其中，任意两个第二位置之间的偏差小于预设阈值。该方法防止了窃取者的攻击，提高了系统的安全性。提高了系统的安全性。提高了系统的安全性。


技术研发人员：于春霖 彭清泉 吕启闻 吴嘉杰 陈岳 张鲁峰 李璇
受保护的技术使用者：中国长城科技集团股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/9