[發明專利]連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710267576.8
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107070560A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 郭迎;趙微;尹金玉;謝才浪;黃端;李飛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/508;H04B10/54;H04B10/548;H04L9/08
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

1.連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置，其特征在于，包括發送方和接收方，所述發送方包括：

激光器，用于產生脈沖激光，并發送至第一分束器；

第一分束器，用于將激光器產生的脈沖激光分為兩束，10％的一束作為信號光，90％的一束作為本振光；

第一偏振分束器，用于將本振光進行反射；

相位調制器，用于將通過第一偏振分束器的本振光進行相位調制，并發送至第四分束器；

強度調制器，用于將第一分束器產生的信號光進行幅度調制，然后發送至衰減器；

衰減器，用于將接收到的信號光能量進行衰減至量子水平，并發送至隔離器；

隔離器，用于保證信號穩定，避免在傳輸過程中遇到的干擾；

第二偏振分束器，用于將通過隔離器的信號光透射后，送入量子信道；且將接收端返回的信號光通過第二偏振分束器反射送至第四分束器；

第四分束器，用于將信號光與本振光輸入至其兩個接口，然后進行零差檢測；

所述接收方包括：

第二分束器，用于將從信道傳輸過來的信號光分成兩束；

光檢測器，用于將第二分束器分離的一束光進行零差檢測，實時監測調制方差的大小；

衰減器，用于將第二分束器分離的另一束光能量進行衰減至量子水平，并發送至第三分束器；

第三分束器，用于將通過衰減器的信號光分成兩束，分別通過相應的相位調制器和法拉第鏡，通過法拉第鏡反射回來的兩束光再次通過第三分束器合成一束光；

相位調制器，用于將第三分束器分離的兩束光分別進行相位調制，并發送至法拉第鏡；

法拉第鏡，用于將光進行反射。

2.根據權利要求1所述的連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置，其特征在于，所述激光器為連續激光器。

3.一種如權利要求1所述的連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置的偏振補償實現方法，其特征在于，按照以下步驟進行：

步驟A，連續變量初始密鑰分發步驟：發送方將激光器產生的激光脈沖經過光纖通道進行遠距離傳輸后由接收方接收，接收方進行雙向調制后送回發送方；

步驟B，連續變量密鑰測量步驟：發送方對接收到的量子信號進行零差測量，通過糾錯及保密增強，獲得最終安全的密鑰。

4.根據權利要求3所述的連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置的偏振補償實現方法，其特征在于，所述步驟A為：

步驟A1，發送方及接收方對系統進行通信初始化，包括對系統中的信源、調制解調器、檢測器以及控制電路進行初始化；

步驟A2，發送方用激光器產生脈沖激光，經第一分束器分為兩束，占總能量10％的一束作為信號光，90％的一束作為本振光；

步驟A3，發送方產生的本振光通過第一偏振分束器，并對本振光進行相位調制，然后再通過第四分束器；

步驟A4，發送方產生的信號光經過強度調制器幅度調制后，通過衰減器衰減到量子水平；

步驟A5，發送方產生的信號光再通過隔離器，信號光經過第二偏振分束器后送入量子信道；

步驟A6，在接收端，信號光首先經過第二分束器，光檢測器通過檢測其中的一束光來實時監測調制方差的大小；另一束光經過衰減器后將由接收方利用雙向高斯調制進行編碼后送回原信道。

5.根據權利要求4所述的連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置的偏振補償實現方法，其特征在于，所述步驟A6為：

步驟A6.1，經過第二分束器的一束光由光檢測器來實時監測調制方差的大小；

步驟A6.2，經過第二分束器的另一束光，先經過一個衰減器后，再通過第三分束器；

步驟A6.3，通過第三分束器的兩束光，分別進行相位調制器，然后分別利用法拉第鏡將這兩束光反向，再送回原信道。

6.根據權利要求3所述的連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置的偏振補償實現方法，其特征在于，所述步驟B為：

步驟B1，信號光經過量子信道返回發送方的一端后，通過第二偏振分束器；

步驟B2，信號光與發送方一端的本振光輸入50:50的第四分束器兩個接口，通過第四分束器后，進行零差檢測；

步驟B3，通信雙方通過糾錯及保密增強，獲得最終安全的密鑰。

7.根據權利要求3或6所述的連續變量量子密鑰分配系統的偏振補償實現裝置的偏振補償實現方法，其特征在于，零差檢測器為PDB450C型號。