YD∕T 3835.1-2021 量子密钥分发(QKD)系统测试方法 第1部分：基于诱骗态BB84协议的QKD系统(通信).pdf

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1、ICS33.180.01 M 33 YD 中华人民共和国通信行业标准 YD/T XXXXXXXX 量子密钥分发(QKD)系统测试方法 第 1 部分：基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统 Test methods for Quantum Key Distribution(QKD)system-Part1:Decoy state BB84 protocol QKD system （报批稿）XXXX-XX-XX 发布 XXXX-XX-XX 实施 中华人民共和国工业和信息化部发 布 YD/T xxxxxxxxI目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 符号和缩略语.1 4 系统

2、配置和参考点定义.1 5 系统参数测试.2 5.1 QKD 系统平均密钥成码率.2 5.2 系统线路损耗余量.4 5.3 输出密钥一致性测试.4 5.4 输出密钥随机性测试.5 6 QKD 设备测试.5 6.1 QKD 发送端.5 6.2 QKD 接收端.14 7 合/分波器测试.19 8 光路交换机测试.19 8.1 端口切换时间.19 8.2 其他参数.20 9 系统验证测试.20 9.1 长期稳定性.20 9.2 电源冗余保护.20 9.3 系统上电时间.21 9.4 系统恢复时间.21 9.5 系统环境适应性.22 9.6 电源电压容限.23 10 网元管理功能验证.23 YD/T x

3、xxxxxxxII前言 YD/T xxxx-xxxx 量子密钥分发（QKD）系统测试方法预计分为以下部分：第1部分：基于诱骗态BB84协议的QKD系统 第2部分：第3部分：本部分为YD/T xxxx-xxxx的第1部分。本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国通信标准化协会提出并归口。本部分起草单位：中国信息通信研究院、国科量子通信网络有限公司、科大国盾量子技术股份有限公司、安徽问天量子科技股份有限公司、浙江九州量子信息技术股份有限公司、江苏亨通问天量子信息研究院有限公司、国开启科量子技术（北

4、京）有限公司、北京中创为量子通信技术有限公司。本部分主要起草人：赖俊森、刘璐、马彰超、秦灏、李东东、宋晨、宋萧天、金华、陈柳平、徐修峰。YD/T xxxxxxxx1量子密钥分发(QKD)系统测试方法 第 1 部分：基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统 1范围 本部分规定了采用光纤信道传输的基于诱骗态BB84协议的QKD系统测试方法，主要包括系统测试参考点、系统参数测试、QKD设备测试、合/分波器测试、光路交换机测试、系统其它测试、网元管理功能验证等内容。本部分适用于采用光纤信道传输的基于诱骗态BB84协议的QKD系统。2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引

5、用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 20440-2006 密集波分复用器/解复用器技术条件 GB/T 32915-2016 信息安全技术 二元序列随机性检测方法 YD/T 1159-2016 光波分复用（WDM）系统测试方法 YD/T 1327-2004 粗波分复用（CWDM）器件技术要求及试验方法 YD/T 1689-2007 机械式光开关技术要求和测试方法 YD/T xxxx-xxxx 量子密钥分发（QKD）系统技术要求 第1部分：基于BB84协议的QKD系统 3缩略语 下列缩略语适用于本文件。CWDM：粗波分复

6、用（Coarse Wavelength Division Multiplexing）DWDM：密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing）OSA：光谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer）OSC：示波器（Oscilloscope）OTDR：光时域反射计（Optical Time-Domain Reflectometer）QKD：量子密钥分发，也称量子密钥分配（Quantum Key Distribution）SPD：单光子探测器（Single Photon Detector）TDC：时间数字转换器（Time-to-Digit

7、al Converter）VOA：可调光衰减器（Variable Optical Attenuator）WCP：弱相干脉冲（Weak Coherent Pulse）4系统配置和参考点定义 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统的参考配置如图 1 所示，包括 QKD 发送端、QKD 接收端、合/分波器和光路交换机等设备。YD/T xxxxxxxx2 图 1 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统模型和参考配置 图 1 中定义了基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统 12 个外部参考点，具体含义如下：Sq 表示 QKD 发送端量子态光信号输出参考点；Rq 表示 QKD 接收端量子态光信

8、号输入参考点；Ss 表示 QKD 发送端同步光信号输出参考点；Rs 表示 QKD 接收端同步光信号输入参考点；Sm 表示 QKD 发送端合波器输出参考点；Rm 表示 QKD 接收端分波器输入参考点；Sd 表示 QKD 发送端协商信道接口参考点；Rd 表示 QKD 接收端协商信道接口参考点；Sk 表示 QKD 发送端密钥接口参考点；Rk 表示 QKD 接收端密钥接口参考点；Sn 表示 QKD 发送端管理接口参考点；Rn 表示 QKD 接收端管理接口参考点。在基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 设备测试中涉及的内部参考点含义如下：Sct 表示 QKD 发送端系统时钟测试参考点；Srt 表示随机数

9、发生器测试参考点；Spt 表示脉冲光源模块测试参考点；Sdt 表示诱骗态调制模块测试参考点；Sqt 表示量子态调制模块测试参考点；Rct 表示 QKD 接收端系统时钟测试参考点；Rit 表示单光子探测器输入测试参考点；Rot 表示单光子探测器输出测试参考点。5系统参数测试 5.1QKD 系统平均密钥成码率 5.1.1测试内容 测试 QKD 系统在指定跨段损耗条件下的平均密钥成码率。平均密钥成码率的定义、计算和统计方法见 YD/T xxxx-xxxx 第 6 章。脉冲光源诱骗态调制模块量子态调制模块光路适配监测模块随机数发生器控制处理模块同步信号发射模块协商信号收发模块同步信号接收模块协商信号收

10、发模块光路适配监测模块控制处理模块量子态解调模块随机数发生器单光子探测器QKD发送端光路电路光路/电路密钥接口模块密钥接口模块合波器分波器光路交换机SqRqRsSsSdRdSkRk管理接口模块管理接口模块SnRnQKD接收端SmRmSptSctRctSdtSqtRotRitSrtYD/T xxxxxxxx35.1.2测试方法 5.1.2.1测试配置 测试配置如图 2 所示，测试仪表为 OTDR、连续光光源和光功率计，测试软件为 QKD 网管或上位机控制软件。图 2 QKD 系统平均成码率测试配置（方法一）5.1.2.2测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 2 连接好测试配置，QKD 系统处

11、于正常工作状态，使用 OTDR 对 QKD 系统线路光纤长度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量；b)通过 QKD 系统网管或上位机记录密钥成码率信息，并统计 1h，计算平均密钥成码率；c)重复测量三次，取平均值，得到 QKD 系统平均密钥成码率。5.1.3替代方法 5.1.3.1测试配置 测试配置如图 3 所示，测试仪表为 OTDR、连续光光源和光功率计，测试软件为 QKD 网管或上位机控制软件。图 3 QKD 系统平均成码率测试配置（方法二）5.1.3.2测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 3 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，使用 OTDR

12、 对 QKD 系统线路光纤长度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量；b)通过 QKD 系统网管或上位机对系统输出密钥进行存储，持续时间为 1h，统计输出密钥量，根据存储密钥量除以持续时间得到 1h 内的平均密钥成码率；c)重复测量三次，取平均值，得到 QKD 系统平均密钥成码率。5.1.4注意事项 QKD系统发送端QKD系统接收端系统网管/上位机SqRqSnRnSsRsQKD系统发送端QKD系统接收端系统网管/上位机SqRqSkRkSsRsYD/T xxxxxxxx4测试时应注意下述事项：a)使用 OTDR 进行跨段损耗测量时，应注意盲区对接头损耗测量的影响；b)

13、使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量时，应使光源波长与 QKD 工作波长保持一致，并应对光源和光功率计进行校准；c)QKD 系统平均密钥成码率与脉冲重复频率、平均光子数、跨段损耗、光子探测效率和成码率计算公式等参数和信息相关，测试结果应结合上述参数和信息进行对比验证；d)在替代方法中，使用第三方上位机进行密钥存储和统计时，QKD 系统应支持密钥序列的直接输出或提供密钥输出报文解析以还原密钥序列。5.2系统线路损耗余量 5.2.1测试内容 测试 QKD 系统传输的线路损耗余量，即在指定跨段损耗基础上，继续增加线路损耗直至平均密钥成码率降到 1kbit/s 时对应的损耗增加值。5.2.2测

14、试配置 测试配置如图 4 所示，测试仪表为 VOA、OTDR、连续光光源和光功率计。图 4 系统线路损耗余量测试配置 5.2.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 4 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，使用 OTDR 对 QKD 系统线路光纤长度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量；b)通过 QKD 系统网管或上位机记录密钥成码率，并统计 15min，计算平均密钥成码率；c)通过 VOA 增大 QKD 系统线路损耗，直至平均密钥成码率接近但不低于 1kbit/s，记录此时线路损耗的增加值，即为系统线路损耗余量。5.2.4注意事项 测试时应注意下述

15、事项：a)使用 OTDR 进行跨段损耗测量时，应注意盲区对接头损耗测量的影响；b)使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量时，应使光源波长与 QKD 工作波长保持一致，并应对光源和光功率计进行校准；c)对于 QKD 系统在指定跨段损条件下，平均密钥成码率低于 2kbit/s 的情况，本项不测试；d)对于 VOA 插损大于损耗余量的情况，可使用固定衰减器进行测试。5.3输出密钥一致性测试 QKD系统发送端QKD系统接收端系统网管/上位机SqRqSnRnVOASsRsYD/T xxxxxxxx55.3.1测试内容 对 QKD 系统发送端和接收端生成的密钥文件，进行内容一致性比对。5.3.2测试

16、配置 测试配置如图 2 所示，测试软件为文件比对软件。5.3.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 2 连接好测试配置，通过 QKD 系统网管或上位机将发送端和接收端在同一时间段内生成的输出密钥文件导出，密钥文件不小于 125MB；b)使用文件比对软件，对两端生成的输出密钥文件进行二进制文件内容比对，并记录比对结果。5.3.4注意事项 如果输出密钥文件为封装报文或经过加密处理，QKD 系统应支持密钥报文解析或解密。5.4输出密钥随机性测试 5.4.1测试内容 对 QKD 系统生成的密钥文件，按照 GB/T 32915-2016 要求进行随机性测试。5.4.2测试配置 测试配置如图 2 所

17、示，测试软件为随机性测试软件。5.4.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 2 连接好测试配置，通过 QKD 系统网管或上位机将发送端和接收端在同一时间段内生成的输出密钥文件导出，密钥文件不小于 125MB；b)使用符合 GB/T 32915-2016 要求的测试用例和评价方法的随机性测试软件，对两端生成的输出密钥文件进行二进制随机数的随机性测试分析，并记录测试结果。5.4.4注意事项 如果输出密钥文件为封装报文或经过加密处理，QKD 系统应支持密钥报文解析或解密。6QKD 设备测试 6.1QKD 发送端 6.1.1光源输出时域特性 6.1.1.1测试内容 光源脉冲时域特性包括脉冲光源模

18、块输出信号的脉冲重复频率、脉冲时域宽度和脉冲时域抖动。6.1.1.2测试配置 YD/T xxxxxxxx6测试配置如图 5 所示，测试仪表为 OSC。图 5 光源输出时域特性测试配置 6.1.1.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 5 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Spt 点光脉冲信号经光电转换后，接入 OSC 进行测试；b)待 OSC 采样波形稳定之后，进行 Spt 点光脉冲信号的重复频率平均值、脉冲宽度平均值和时域抖动均方根值的自动测量。6.1.1.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)光电探测器响应带宽会对信号输出波形和脉冲宽度等参数产生影响，应

19、不低于 10GHz；b)OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104；c)对于自带时钟恢复功能的高带宽实时采样 OSC，可无需 Sct 点提供的同步触发时钟，但测量过程中需合理设置信号触发电平。6.1.2光源输出频域特性 6.1.2.1测试内容 光源脉冲频域特性包括脉冲光源模块输出信号的中心频率（波长）、中心频率（波长）偏移和-3dB/-10dB 光谱宽度。6.1.2.2测试配置 测试配置如图 6 所示，测试仪表为高分辨率 OSA。图 6 光源输出频域特性测试配置 6.1.2.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 6 连接好测试配置，Spt 点光脉冲信号接入 OSA 进行

20、测试；b)根据被测信号设定 OSA 显示的波长和幅度范围，光谱波形以适当的幅度显示在屏幕的中间，以便于观察和读数；c)将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落 3dB 处的中心频率（波长）值 1 和 QKD系统发送端SptOSCSctQKD系统发送端SptOSAYD/T xxxxxxxx72，则光谱中心频率（波长）值为(1+2)/2；d)中心频率（波长）测试值与标称值之差即为中心频率（波长）偏移；e)将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落3dB和10dB处，并读出此时的光谱宽度。对于支持自动测量-3dB/-10dB谱宽的OSA，则可直接读取。6.1.2.4注意事项 测试时应注意下

21、述事项：a)可以选择波长（nm）或频率（THz）为量纲（单位）进行测试；b)OSA 波长分辨率应优于 0.05nm，功率灵敏度应优于-70dBm。6.1.3随机数发生器输出特性 6.1.3.1测试内容 随机数发生器输出特性包括随机数生成速率和随机数序列随机性。6.1.3.2测试配置 测试配置如图 7 所示，测试软件为随机数发生器测试软件和随机性测试软件。图 7 随机数发生器输出特性测试配置 6.1.3.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 7 连接好测试配置，通过随机数发生器测试软件，进行随机数提取，同时记录随机数生成速率，存储随机数文件不小于 125MB；b)使用符合 GB/T 329

22、15-2016 要求的测试用例和评价方法的随机性测试软件，对生成的随机数文件进行随机性测试分析，并记录测试结果。6.1.4诱骗态调制时域特性 6.1.4.1测试内容 诱骗态调制时域特性包括诱骗态调制模块输出的信号态和诱骗态脉冲幅度比例，信号态和诱骗态强度涨落，以及真空态消光比。6.1.4.2测试配置 测试配置如图 8所示，测试仪表为OSC和光功率计。QKD系统发送端Srt随机数发生器测试软件YD/T xxxxxxxx8 图 8 诱骗态调制时域特性测试配置 6.1.4.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 8 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Sdt 点光脉冲

23、信号经光电转换后，接入 OSC 进行测试；b)待 OSC 采样波形稳定后，分别进行 Sdt 点信号态光脉冲和诱骗态光脉冲信号的幅度平均值测量，计算信号态脉冲和诱骗态脉冲的幅度比例；c)待 OSC 采样波形稳定后，分别进行 Sdt 点信号态光脉冲和诱骗态光脉冲信号幅度方差值 std和平均值 测量，分别计算信号态和诱骗态脉冲幅度涨落，公式为：=std；d)在Sdt点使用光功率计分别测量信号态光功率 和真空态光功率 0，计算真空态消光比，公式为：=0。6.1.4.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104；b)光功率测量推荐使用光功率计，也可以

24、使用其它测量设备。6.1.5诱骗态调制概率分布 6.1.5.1测试内容 诱骗态调制概率分布是指信号态、诱骗态和真空态脉冲的产生概率。6.1.5.2测试配置 测试配置如图 8所示，测试仪表为OSC。6.1.5.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 8 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Sdt 点光脉冲信号经光电转换后，接入 OSC 进行测试；b)根据信号态、诱骗态和真空态脉冲幅度分别设置其检测阈值，通过示波器自动分析功能统计三种脉冲的过阈计数，得到信号态、诱骗态与真空态的发送个数、和0，总样本数 =+0；QKD系统发送端SdtOSCSct光功率计YD/T xx

25、xxxxxx9c)计算信号态、诱骗态和真空态脉冲产生概率值，公式为：_=/，_=/，0_=0/，并与脉冲概率产生设计值、和 0 进行比较。6.1.5.4注意事项 测试脉冲总样本数量不低于 108；6.1.6量子态调制时域特性 6.1.6.1测试内容 量子态调制时域特性包括量子态调制模块输出光信号的脉冲幅度差异，脉冲宽度差异和脉冲时间位置差异。6.1.6.2测试配置 测试配置如图 9所示，测试仪表为OSC。图 9 量子态调制时域特性测试配置 6.1.6.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 9 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Sqt 点光脉冲信号经光电转换后

26、，接入 OSC 进行测试；b)通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为信号态调制模式，并逐一进行该模式下的各个量子态调制；c)待 OSC 采样波形稳定之后，测量各量子态调制输出光信号的脉冲幅度平均值 _avg()，脉冲宽度平均值 _avg()，以及脉冲时间位置与参考时钟位置时间差 ()=()，其中脉冲时间位置选择上升沿半高处为参考点；d)计算各量子态调制输出光信号之间的脉冲幅度差异 diff，公式为：diff=max(_avg()min(_avg()1=1_()脉冲宽度差异diff，公式为：diff=max(_avg()min(_avg()1=1_()脉冲时域位置差异 diff，公式为：

27、diff=max()min()e)通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为诱骗态调制模式，并逐一进行该模式下的各个量子态调制，重复步骤 c)d)，测量和计算各量子态调制输出光信号之间的脉冲幅度差异，脉冲宽度差异和脉冲时域位置差异。QKD系统发射机SqtOSCSctYD/T xxxxxxxx106.1.6.4注意事项 OSC信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104。6.1.7量子态调制频域特性 6.1.7.1测试内容 量子态调制频域特性为量子态调制模块输出光信号的中心频率（波长）差异。6.1.7.2测试配置 测试配置如图 10 所示，测试仪表为光谱仪。图 10 量子态调制频域特

28、性测试配置 6.1.7.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 10 连接好测试配置，Sqt 点光脉冲信接入 OSA 进行测试；b)通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为信号态调制模式，并逐一进行该模式下的各个量子态调制；c)通过 OSA 测试各量子态调制输出光信号的中心频率（波长）()，以及光谱-10dB 谱宽 10()；d)计算信号态调制模式下，各量子态调制输出光信号的中心频率（波长）偏移()，以及中心频率（波长）差异 diff，公式为：diff=max()10()；e)通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为诱骗态调制模式，重复步骤 b)c)，测量并计算各量子态调制输出

29、光信号的中心频率（波长）差异。6.1.8量子态调制解调误差 6.1.8.1测试内容 量子态调制解调误差包含 QKD 发送端量子态调制误差和 QKD 接收端量子态解调误差，反映 QKD系统量子态调制解调过程中的整体编解码准确性。6.1.8.2测试配置 测试配置如图 11 所示，测试软件为 QKD 上位机调试软件。QKD系统发射机SqtOSAYD/T xxxxxxxx11 图 11 量子态调制解调误差测试配置 6.1.8.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 11 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，通过上位机软件获取同一时间段内各编码状态下累积的有效探测计数，其中,0,1,2,3

30、 分别为发送端和接收端的四种编解码状态，构成计数矩阵如表 1 所示。中应扣除探测器暗计数与后脉冲带来的影响，同一时间段内各编码状态下的探测计数为，相同时间段内的真空态探测总计数为 0，真空态探测计数为，有 n=ab0/0，其中 ab 表示发送为 探测为 的概率，则各编码状态的有效探测计数=ab，其中、0 分别是 QKD 系统的信号态、真空态的脉冲产生概率。表 1 编解码计数矩阵 解码 编码 （=0）（=1）（=2）（=3）（=0）00 01 02 03（=1）10 11 12 13（=2）20 21 22 23（=3）30 31 32 33 b)依据 QKD 系统编解码过程的选基比例设置，对计

31、数进行修正，即=/。其中 为编码为，解码为 时的选基比例。00=01=10=11=，20=21=30=31=，02=03=12=13=，22=23=32=33=；其中、分别为发送端选基为、的概率，、分别为接收端选基为、的概率。对于平衡选基方案有：=0.5。c)计算编解码正交误差公式为：00=2arcsin1000+10，11=2arcsin0111+01，22=2arcsin3222+32，33=2arcsin2333+23；d)计算编解码共轭误差公式为：QKD系统发送端QKD系统接收端QKD上位机调试软件SqRqSnRnSsRs1|2|1|2|1|2|1|2|YD/T xxxxxxxx120

32、2=1arcsin(02 1202+12)，03=1arcsin(03 1303+13)，20=1arcsin(20 3020+30)，21=1arcsin(21 3121+31)；e)依据上述计算结果得到最大编解码误差，计算公式为：max=max,|6.1.8.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)编解码计数样本数量应保证矩阵中最大计数值 maxa,b(mab)105；b)测试时可减小量子信道损耗，减少信道环境扰动引入的误差。6.1.9量子态光信号平均光子数 6.1.9.1测试内容 量子态光信号平均光子数为 Sq 点输出光信号的每脉冲平均光子数，可分为信号态平均光子数和诱骗态平均光子数。6.

33、1.9.2测试配置 测试配置如图 12 所示，测试仪表为光功率计。图 12 量子态光信号平均光子数测试配置 6.1.9.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 12 连接好测试配置，在 QKD 发送端正常工作模式下，进行 Sq 点输出光信号功率测量；b)结合 6.1.1节的光信号脉冲重复频率和 6.1.2节的光信号中心频率（波长），计算量子态光信号的平均光子数，公式为：=，其中 Pmean 为光信号平均输出功率，为脉冲重复频率，为脉冲中心波长，为普朗克常量，为真空光速。c)通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，仅发送信号态量子光信号，重复步骤 a)b)，测量和计算信号态平均光子数；d)通

34、过调试软件对 QKD 发送端进行控制，仅发送诱骗态量子光信号，重复步骤 a)b)，测量和计算诱骗态平均光子数。6.1.9.4注意事项 QKD 发送端量子态光信号平均光子数也可以使用单光子探测器进行测试，此时需对单光子探测器的探测效率等参数进行标定。QKD系统发射机Sq光功率计YD/T xxxxxxxx136.1.10Sq 点注入光隔离度 6.1.10.1测试内容 对 QKD 发送端 Sq 进行注入光隔离度测试，参数定义见 YD/T xxxx-xxxx 第 7.1.5 节。6.1.10.2测试配置 测试配置如图 13 所示，测试仪表为连续光光源和光功率计。图 13 Sq 点注入光隔离度测试配置

35、6.1.10.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 13 a)连接好测试配置，关闭 QKD 发送端脉冲光源激光器，以连续光光源输入 Sqt 点，光功率计在 Sq 点进行输出光信号平均功率测试，得到正向插入损耗 1；b)如图 13 b)连接好测试配置，关闭 QKD 发送端脉冲光源激光器，以连续光光源输入 Sq 点，光功率计在 Sqt 点进行输出光信号平均功率测试，得到反向插入损耗 2；c)计算 Sq 点反向注入光信号隔离度，公式为：1+2。6.1.10.4注意事项 测试过程中的正向插入损耗和反向插入损耗均应记录。6.1.11同步光信号时域特性 6.1.11.1测试内容 同步光信号时域特性包

36、括同步信号发射模块的输出光功率、重复频率、脉冲宽度以及脉冲抖动。6.1.11.2测试配置 测试配置如图 14 所示，测试仪表为 OSC 和光功率计。QKD系统发射机连续光光源光功率计SqtSqQKD系统发射机光功率计连续光光源SqtSqa)正向插入损耗b)反向插入损耗YD/T xxxxxxxx14 图 14 同步光信号时域特性测试配置 6.1.11.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 14 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Ss 点光信号经光电转换后，输入 OSC 进行测试；b)待 OSC 采样波形稳定之后，通过 OSC 的自动分析功能，对同步光信号的脉冲

37、重复频率平均值、脉冲宽度平均值和脉冲抖动均方根值进行测量；c)在 Ss 点使用光功率计测量同步光信号输出光功率。6.1.11.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104。b)光功率测量推荐使用光功率计，也可以使用其它测量设备。6.1.12同步光信号频域特性 6.1.12.1测试内容 同步光信号频域特性包括 Ss 点输出光信号的中心频率（波长）、中心频率（波长）偏移和-3dB/-10dB光谱宽度。6.1.12.2测试配置 测试配置如图 15 所示，测试仪表为 OSA。图 15 同步光信号频域特性测试配置 6.1.12.3测试步骤 按照下述步

38、骤进行测试：a)如图 15 连接好测试配置，Ss 点光脉冲信接入 OSA 进行测试；b)根据被测信号设定 OSA 显示的波长和幅度范围，光谱波形以适当的幅度显示在屏幕的中间，以便于观察和读数；c)将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落 3dB 处的中心频率（波长）值 1 和 QKD系统发射机SsOSCSct光功率计QKD系统发射机SsOSAYD/T xxxxxxxx152，则光谱中心频率（波长）值为(1+2)/2；d)中心频率（波长）测试值与标称值之差即为中心频率（波长）偏移；e)将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落3dB和10dB处，并读出此时的光谱宽度。对于支持自动测量-

39、3dB/-10dB谱宽的OSA，则可直接读取。6.1.12.4注意事项 可以选择波长（nm）或频率（THz）为量纲（单位）进行测试；6.2QKD 接收端 6.2.1Rq 点注入光泄露功率阈值 6.2.1.1测试内容 对 QKD 接收端 Rq 进行泄露光功率阈值测试，参数定义见 YD/T xxxx-xxxx 第 7.2.1 节。6.2.1.2测试配置 测试配置如图 16 所示，测试仪表为连续光光源和光功率计。图 16 Rq 点注入光泄露功率测试配置 6.2.1.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 16 a)连接好测试配置，以连续光光源输入 Rq 点，光功率计在 Rit 点进行输出光信号平

40、均功率测试，得到插入损耗 1；b)如图 16 b)连接好测试配置，以连续光光源输入 Rit 点，光功率计在 Rq 点进行输出光信号平均功率测试，得到插入损耗 2；c)计算 Rq 点注入光信号反向隔离度，公式为：=1+2；d)结合 Rq 输入光功率越限告警阈值 和 Rq 点注入光信号反向隔离度，计算 Rq 点注入光泄露功率阈值，公式为：=。6.2.2SPD 探测响应时域特性 6.2.2.1测试内容 SPD 探测响应时域特性包括单个 SPD 探测响应门宽和探测响应时间抖动，以及多个 SPD 之间的探测响应门宽差异。6.2.2.2测试配置 QKD系统接收机连续光光源光功率计RqRitQKD系统接收机

41、光功率计连续光光源RqRita)正向插入损耗b)反向插入损耗YD/T xxxxxxxx16测试配置如图 17 所示，测试仪表为 WCP 光源、VOA、同步时钟源和 TDC。图 17 SPD 探测响应特性测试配置 6.2.2.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 17 连接好测试配置，QKD 系统接收端 SPD 模块工作温度处于稳定状态；b)双路同步时钟源一路输出频率为 的时钟信号输入 SPD 模块的 Rct 测试点，作为 SPD 探测触发信号，另一路输出频率为/的时钟信号，作为 WCP 光源的外触发信号和 TDC 的记录启动信号；c)通过 VOA 对 WCP 光源输出脉冲光信号进行功率控

42、制，使其满足在 SPD 模块的 Rit 输入点每脉冲平均光子数为；d)SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记录信号，实现 SPD 探测响应事件时间分布的测试记录，该时间分布为 SPD 探测响应计数曲线，计数最大值称为主峰值；e)通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，测试记录不同延迟位置下 SPD 探测响应计数曲线的主峰值，不同相对延时下的主峰值点组成主峰值曲线，该主峰值曲线的半高宽称为 SPD探测响应门宽；f)通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，找出探测响应计数曲线主峰值的最大位置，记录此时探测响应计数曲线的半高宽，得到 SPD 探测响应时间抖动；g)

43、对多个 SPD 模块，重复步骤 a)e)，得到各 SPD 模块的探测响应门宽的最大值、最小值 和平均值，计算 SPD 探测响应门宽差异 diff，公式为：diff=。6.2.2.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 10；b)WCP 光源衰减之后的每脉冲平均光子数 1 光子/脉冲；c)WCP 光源脉冲宽度应小于 SPD 探测响应门宽；d)SPD 探测响应特性测试结果精度受 TDC 时间分辨率限制，TDC 时间分辨率应不大于 50ps。6.2.3SPD 暗计数概率 6.2.3.1测试内容 对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行暗计数概率测试，即无光输入

44、时 SPD 的探测事件响应概率。6.2.3.2测试配置 同步时钟源QKD系统接收机RctWCP光源VOATDCRitRotCH1CH2ff/nf/nYD/T xxxxxxxx17测试配置如图 18 所示，测试仪表为同步时钟源和 TDC。图 18 SPD 暗记数概率测试配置 6.2.3.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 18 连接好测试配置，QKD 系统接收端 SPD 模块工作温度处于稳定状态；b)双路同步时钟源一路输出频率为 的时钟信号输入 SPD 模块的 Rct 测试点，作为 SPD 探测触发信号，另一路输出频率为/的时钟信号，作为 WCP 光源的外触发信号和 TDC 的记录启动信

45、号；c)SPD 模块 Rit 输入点做遮光处理，确保无光信号输入，记录此时 TDC 探测响应事件的总计数值，即为暗计数值；d)计算 SPD 模块暗记数概率，公式为：dc=/；e)对多个 SPD 模块，重复步骤 a)d)，得到各 SPD 模块的暗计数概率。6.2.3.4注意事项 同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 10。6.2.4SPD 死时间 6.2.4.1测试内容 对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行死时间测试，即 QKD 系统设置的 SPD 模块在一次光子探测响应时间之后的关断时间。6.2.4.2测试配置 测试配置如图 17 所示，测试仪表为 WCP 光源、VOA、同步时钟源和

46、TDC。6.2.4.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 17 连接好测试配置，QKD 系统接收端 SPD 模块工作温度处于稳定状态；b)双路同步时钟源一路输出频率为 的时钟信号输入 SPD 模块的 Rct 测试点，作为 SPD 探测触发信号，另一路输出频率为/的时钟信号，作为 WCP 光源的外触发信号和 TDC 的记录启动信号；c)SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记录信号，调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，找出探测响应计数主峰值最大位置；d)通过 VOA 对 WCP 光源输出脉冲光信号进行功率控制，使 SPD 模块探测事件达到最大值；同步时钟源Q

47、KD系统接收机RctTDCRitRotCH1CH2ff/nYD/T xxxxxxxx18e)计算 QKD 系统 SPD 模块死时间，公式为：=1/；f)对多个 SPD 模块，重复步骤 a)e)，得到各 SPD 模块的死时间。6.2.4.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 10；b)QKD 系统 SPD 模块死时间设置值可高于其死时间本征值。6.2.5SPD 探测效率特性 6.2.5.1测试内容 对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行探测效率测试，包含单个 SPD 模块的探测效率，以及多个 SPD模块的探测效率差异。6.2.5.2测试配置 测试配置如

48、图 17 所示，测试仪表为 WCP 光源、VOA、同步时钟源和 TDC。6.2.5.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 17 连接好测试配置，QKD 系统接收端 SPD 模块工作温度处于稳定状态；b)双路同步时钟源一路输出频率为 的时钟信号输入 SPD 模块的 Rct 测试点，作为 SPD 探测触发信号，另一路输出频率为/的时钟信号，作为 WCP 光源的外触发信号和 TDC 的记录启动信号；c)通过 VOA 对 WCP 光源输出脉冲光信号进行功率控制，使其满足在 SPD 模块的 Rit 输入点每脉冲平均光子数为；d)SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记

49、录信号，实现 SPD 光子探测事件的时间分布测试记录；e)通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，找出探测响应计数主峰值最大位置，记录此时探测响应门宽内的计数值之和 det；f)结合 SPD 暗计数值测试结果，计算 SPD 探测效率，公式为：=(1 /1 det/)；g)重复步骤 a)f)三次，计算三次测量结果的平均值为单个 SPD 模块的探测效率；h)对多个 SPD 模块，重复步骤 a)g)，得到各 SPD 模块的探测效率，以其中的最大值、最小值 和平均值，计算 SPD 模块探测效率差异，公式为：diff=。6.2.5.4注意事项 测试时应注意下述事项：a)同步时钟源 CH1 和 CH2

50、的分频比 10。b)WCP 光源衰减之后的每脉冲平均光子数 1 光子/脉冲；c)WCP 光源脉冲宽度应小于 SPD 探测响应门宽；d)SPD 模块死时间设置会对 SPD 探测效率测试结果产生影响。6.2.6SPD 后脉冲概率 YD/T xxxxxxxx196.2.6.1测试内容 对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行后脉冲概率测试，即 SPD 模块在正确探测响应事件之后短时间内，无光输入时产生错误探测响应的概率。6.2.6.2测试配置 测试配置如图 17 所示，测试仪表为 WCP 光源、VOA、同步时钟源和 TDC。6.2.6.3测试步骤 按照下述步骤进行测试：a)如图 17 连接好测试配置