[發明專利]一種相位解碼方法、裝置和量子密鑰分發系統

有效

• 申請號: 201711018889.6
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107612690B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 許華醒;謝海永;廖勇;莫小范;程旭升
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司電子科學研究院
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 田衛平

本發明提出了一種相位解碼方法、裝置和量子密鑰分發系統，該方法包括：將入射的一路輸入光脈沖偏振分束為第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖；分別對所述第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖進行相位解碼，且每路傳輸光脈沖在相位解碼后均得到兩路子輸出光脈沖；將第一路傳輸光脈沖在相位解碼后的任一路子輸出光脈沖與第二路傳輸光脈沖在相位解碼后的任一路子輸出光脈沖偏振合束為一路輸出光脈沖。本發明可有效解決光脈沖偏振態隨機變化對系統穩定性產生的影響，實現傳輸光纖環境干擾免疫的穩定相位解碼。此外，本發明采用不等臂馬赫?曾德爾干涉環，光脈沖在解碼時只需經過一次相位調制器，大大減小了接收端的插入損耗，可觀地提高了系統效率。

技術領域

本發明涉及光傳輸保密通信技術領域，尤其涉及一種相位解碼方法、裝置和量子密鑰分發系統。

背景技術

以不等臂干涉環為基礎的相位編碼量子密鑰分發系統，光脈沖在光纖量子信道傳輸過程中，因光纖制作存在截面非圓對稱、纖芯折射率沿徑向不均勻分布等非理想情況，以及光纖在實際環境中受溫度、應變、彎曲等影響，產生雙折射效應，光脈沖在到達接收端時的偏振態發生隨機變化，造成相位解碼干涉環輸出結果不穩定，并且隨著光纖距離的增加惡化明顯。在現有技術中提出了一種不等臂法拉第-邁克爾遜干涉環，可使光脈沖的偏振態不受光纖信道隨機雙折射的影響，保持干涉結果穩定輸出。但是，這種干涉環損耗大，其中相位調制器的插損是引起較大損耗的主要因素之一，當相位調制器置于干涉環的一臂時，光脈沖由于來回傳輸會經過相位調制器兩次，從而造成干涉環的損耗較大，系統效率偏低。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種相位解碼方法、裝置和量子密鑰分發系統，用以解決相位編碼量子密鑰分發系統中低插損的偏振無關的相位解碼的難題，基于不等臂馬赫-曾德爾干涉環建立高效的環境干擾免疫的量子密鑰分發系統。

為實現上述目的，本發明提供了一種相位解碼方法，所述方法包括：

將入射的一路輸入光脈沖偏振分束為第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖；

分別對所述第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖進行相位解碼，且每路傳輸光脈沖在相位解碼后均得到兩路子輸出光脈沖；

將第一路傳輸光脈沖在相位解碼后的任一路子輸出光脈沖與第二路傳輸光脈沖在相位解碼后的任一路子輸出光脈沖偏振合束為一路輸出光脈沖。

可選的，所述分別對所述第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖進行相位解碼，包括：

將一路傳輸光脈沖分束為兩路子傳輸光脈沖，并將分束后的兩路子傳輸光脈沖合束為兩路子輸出光脈沖；

其中，在對一路傳輸光脈沖進行相位解碼的過程中，控制光脈沖的偏振態，以使在合束為兩路子輸出光脈沖之前的兩路子傳輸光脈沖的偏振態相同。

可選的，所述方法還包括：

在偏振分束至偏振合束的過程中，控制光脈沖的偏振態，以使偏振合束時的兩路子輸出光脈沖的偏振態相互正交。

可選的，所述控制光脈沖的偏振態，包括：

通過使用偏振保持型器件，維持光脈沖的偏振態始終保持不變。

此外，為實現上述目的，本發明還提供一種相位解碼裝置，包括：偏振分束器、兩個相位解碼器、以及一個或兩個偏振合束器；

所述偏振分束器，用于將入射的一路輸入光脈沖偏振分束為第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖；

所述兩個相位解碼器，用于分別對所述第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖進行相位解碼，且每路傳輸光脈沖在相位解碼后均得到兩路子輸出光脈沖；

所述偏振合束器，用于將第一路傳輸光脈沖在相位解碼后的任一路子輸出光脈沖與第二路傳輸光脈沖在相位解碼后的任一路子輸出光脈沖偏振合束為一路輸出光脈沖。