[發明專利]一種用于誘騙態量子保密通信的光源發生器有效

申請號：	201210513102.4	申請日：	2012-12-05
公開（公告）號：	CN102946312A	公開（公告）日：	2013-02-27
發明（設計）人：	張盛祥;秦玥;陳杰;曾和平	申請（專利權）人：	上海朗研光電科技有限公司
主分類號：	H04L9/08	分類號：	H04L9/08;H04B10/85
代理公司：	上海藍迪專利事務所 31215	代理人：	徐筱梅
地址：	200237 上海市閔行***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于誘騙量子保密通信光源發生器
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及量子保密通信技術領域，尤其是一種用于誘騙態量子保密通信的光源發生器。

背景技術

上世紀下半葉以來，科學家們在“海森堡測不準原理”和“量子不可克隆原理”之上，逐漸建立了量子密碼術的概念。量子密碼術以單量子態作為信息載體，由于單量子態無法被克隆，而且任何測量操作都會改變其量子態，因此竊聽者無法在不被發現的前提下獲得任何有效信息。換言之，信息的合法接收者可以從量子態的改變得知信道中存在竊聽，從而終止通信過程。

量子密鑰分發能在通信雙方之間建立無條件安全密鑰，任何可能存在的竊聽行為都將改變信道中的量子態而被通信雙方發現。自BB84協議提出以來，量子密鑰分發技術得到了迅速的發展。實現絕對安全的密鑰分配方案，需要單光子源。然而，目前的技術水平還無法提供這樣的單光子源，因此在實際系統構建中通常將相干光源衰減來近似獲得單光子源。由于衰減后無法避免的存在多光子，通信容易受到光子數分離攻擊，針對這個問題人們提出了誘騙態方案。誘騙態方案的核心思想是，引入一組僅僅在強度上和信號光源不同的光源作為誘騙光源，并將信號光源和誘騙態光源分開考慮其計數率，然后通過兩種光源的總計數率和量子比特錯誤率來估計單光子態的計數率和量子比特錯誤率，從而確保密鑰生成過程的安全性。從誘騙態方案的描述中可知，系統實際構建需要制備兩個不同強度的脈沖光源，并且這兩種脈沖光在信道中的排序是完全隨機的，因此必須要適當的調制才能實現。

目前，誘騙態光源實現方法有兩種，一種方法是產生一組具有相同強度的光脈沖序列，然后通過強度調制器對不同光子脈沖施加不同的強度調制，從而實現了兩種強度光脈沖的隨機切換。這種誘騙態光源的實現方法缺點是：強度調制器成本較高，需要額外的調制驅動和較精確的時間同步，系統結構較為復雜，而且強度調制器在不同的強度調制下對輸入光的偏振及波長會產生不同的影響，以致輸出的兩束光偏振態不一致，影響量子密鑰的最終誤碼率。另一種方法是使用兩個半導體激光器，通過不同的驅動脈沖使之分別輸出兩束強度不同的激光，然后再通過光纖合束器耦合至同一根光纖，這種誘騙態光源的實現方法缺點是：采用兩個半導體激光器設備成本高，尤其兩個半導體激光器的中心波長不可能完全相同，竊聽者可能通過波長鑒別的方式分辨信號態和誘騙態，對系統的安全性造成極大的威脅。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而設計的一種用于誘騙態量子保密通信的光源發生器，采用兩套相同的電路模塊去驅動同一個半導體激光器為誘騙態量子保密通信的光源，實現在調制信號的控制下輸出不同強度且隨機排列的光子脈沖序列，使得該光源具有完全相同的中心波長、線寬和出射偏振態，較好的避免了因使用兩個半導體激光器而導致的光學特性不一致的問題，不需要復雜的光學器件配合和時鐘校準，結構簡單，集成度高，成本低。?

本發明的目的是這樣實現的：一種用于誘騙態量子保密通信的光源發生器，其特點是該光源發生器由兩驅動模塊和半導體激光器組成，兩驅動模塊通過調節比較器的閾值電平和放大器的增益輸出不同峰值電壓的脈沖信號，由不同峰值電壓的脈沖信號觸發半導體激光器發出用于誘騙態量子保密通信光源的光脈沖序列；所述驅動模塊由JK觸發器D、高速比較器Comp和差分運放器OP組成，JK觸發器D的Q端串接電容C₂后與高速比較器Comp的V_p端連接；JK觸發器D的Q^-端和R端串接電容C₁；JK觸發器D的Q端和R端串接電阻R₁；JK觸發器D的J端和電源輸入端共接電壓V_CC；高速比較器Comp的V_n端接可變電阻R₂，可變電阻R₂一端接電壓V_CC，其另一端接地；高速比較器Comp的Q端串接電容C₃后與差分運放器OP正極連接；高速比較器Comp的Q^-端串接電容C₄后與差分運放器OP負極連接；高速比較器Comp兩端接偏置電壓V_CC。