[發明專利]一種基于真空態不觸發的量子密鑰分配系統與方法

有效

• 申請號: 201710629450.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107241189B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 宋蕭天;黃蕾蕾
• 申請（專利權）人: 浙江九州量子信息技術股份有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于真空態不觸發的量子密鑰分配系統及方法，通過在接收端增加一個偏振分束器，摒棄了糾偏系統，簡化了系統冗雜度，降低了生產成本；通過一個干涉環只調節一個相位，對所使用DAC以及模擬放大器的要求只有現有方式的10負六次方量級，大大降低了系統設計的要求；本發明采用1*2光開關選擇不同通路來選擇相應的信號態和誘騙態，真空態利用控制信號激光器不發光來實現，降低了系統的結構成本。另外，本發明采用由平面光波導制作的干涉環，由于平面光波導具有偏振不敏感性，使得系統無需額外偏振補償手段，波導的制作工藝極其成熟，可以到達亞微米量級，較好的提升了系統的密鑰成碼率。

技術領域

本發明涉及光傳輸安全通信技術領域，特別涉及一種基于真空態不觸發的量子密鑰分配系統與方法。

背景技術

隨著互聯網的大范圍普及，人類之間的信息傳遞達到了前所未有的數量和頻率，各種隱私信息越來越多地暴露在互聯網上，因此，人類對保密通信的需求也到了前所未有的高度。現在的互聯網信息安全的加密方式稱為“公開密鑰”密碼體系，其原理是通過加密算法，生成網絡上傳播的公開密鑰，以及留在計算機內部的私人密鑰，兩個密鑰必須配合使用才能實現完整的加密和解密過程。

現代互聯網使用的加密標準是20世紀70年代誕生的RSA算法，即利用大數的質因子分解難以計算來保證密鑰的安全性。

量子密鑰分配是1984年物理學家Bennett和密碼學家Brassard提出了基于量子力學測量原理的BB84協議，量子密鑰分配可以從根本上保證了密鑰的安全性。

現有技術中量子密鑰在發射端產生信號光，經過傳統的量子信道傳輸過程中，由于經過光纖信道雙折射等作用，其偏振態會有較大變化，影響光信號后期的干涉效果，會造成整體密鑰的丟失，目前，為了解決上述問題會在接收端增加糾偏系統，通過糾偏系統來還原光信號的偏振態，但是糾偏系統需要復雜的硬件以及軟件部分組成，給整個密鑰分配系統帶來了整體系統的復雜度以及提高了生產成本；另外，光信號經過普通單模光纖干涉環的長短臂的不同路徑后其偏振狀態會發生不同的變化并導致干涉結果不明顯，所以在正常制作中需要使用額外的偏振補償技術來保證經過不同臂的光的偏振態相同，進一步增加了系統復雜度以及提高了生產成本。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于真空態不觸發的量子密鑰分配系統與方法，以解決現有技術中量子秘鑰分配系統為了提高密鑰生成效率需要系統增加糾偏系統以及偏振補償技術，從而使系統增加了復雜度以及提高了生產成本的技術性缺陷。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于真空態不觸發的量子密鑰分配系統，包括通過量子信道連接的發射端與接收端，所述發射端包括發射端驅動板、信號激光器、同步激光器、1*2光開關、兩路固定衰減器、兩路1*4光開關、八路波導干涉環、第一可調衰減器、第二可調衰減器以及發射端復用器，所述八路波導干涉環分為兩組，每組各四路，其中一組為信號態強度，另一組為誘騙態強度，所述每組的四路波導干涉環臂長差不同，其相位差分別為0，π/2，π，3π/2，所述信號激光器通過1*2光開關分別連接兩路固定衰減器，所述兩路固定衰減器分別連接有一路1*4光開關，各個1*4光開關分別連接一組波導干涉環，所述兩組波導干涉環的輸出端均連接第一可調衰減器，所述第一可調衰減器連接發射端復用器，所述同步激光器依次連接第二可調衰減器以及發射端復用器，所述第一可調衰減器與第二可調衰減器連接發射端復用器的同一端，所述發射端驅動板分別連接信號激光器、1*2光開關、固定衰減器、1*4光開關、波導干涉環、同步激光器、第一可調衰減器以及第二可調衰減器；

所述接收端包括接收端驅動板、接收端復用器、同步探測器、偏振分束器、兩路波導干涉環以及單光子探測器，所述接收端復用器通過量子信道連接發射端復用器，所述接收端復用器的另一端分別連接同步探測器與偏振分束器，所述偏振分束器依次分別連接兩路波導干涉環，其中，兩路波導干涉環均連接有兩路單光子探測器，所述接收端驅動板分別連接同步探測器、波導干涉環以及單光子探測器。