[實用新型]一種基于兩路單光子探測的量子密鑰分配系統

有效

• 申請號: 201720221795.8
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN206743264U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 宋蕭天;趙義博;葉志寧
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及光傳輸安全通信技術領域，特別涉及一種基于兩路單光子探測的量子密鑰分配系統。

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，現有密鑰分配系統至少需要四路單光子探測器進行探測處理，進一步的增加了系統的復雜度以及生產成本。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種量子密鑰分配系統，以解決現有技術中為了解決信號光在量子信道中傳輸偏振態變化的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的技術性缺陷。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種基于兩路單光子探測的量子密鑰分配系統，包括發射端與接收端，所述發射端與接收端通過量子信道連接，所述發射端包括發射端驅動板、信號激光器、同步激光器、強度調制器、干涉單元、第一可調衰減器、第二可調衰減器以及發射端波分復用器，所述信號激光器依次連接強度調制器、干涉單元、第一可調衰減器以及發射端波分復用器，所述同步激光器依次連接第二可調衰減器以及發射端波分復用器，所述第一可調衰減器與第二可調衰減器連接發射端波分復用器的同一端，發射端驅動板分別連接信號激光器、強度調制器、相位調節器、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、接收端波分復用器、同步探測器、偏振分束器、兩路并列的干涉單元以及兩路單光子探測器，所述接收端波分復用器通過量子信道連接發射端波分復用器，所述接收端波分復用器的另一端分別連接同步探測器與偏振分束器，所述偏振分束器分別連接兩路干涉單元，所述接收端驅動板分別連接同步探測器、相位調節器以及單光子探測器，

所述干涉單元包括前端保偏分束器與后端保偏分束器，前端保偏分束器分 別通過長臂保偏光纖以及短臂保偏光纖與后端保偏分束器連接，所述長臂保偏光纖中連接有相位調節器，所述接收端部分的兩路干涉單元分別包括兩路輸出，該四路輸出兩兩交叉合并后分別連接單光子探測器。

優選地，所述量子信道為單模光纖。

優選地，所述兩路單光子探測器前端還分別連接有偏振分束器。

優選地，所述發射端還包括有消偏器，所述消偏器設置在后端保偏分束器以及第一可調衰減器之間。

本實用新型還提供了一種基于兩路單光子探測的量子密鑰分配方法，包括以下步驟：

1)激光器觸發：發射端利用同一個時鐘信號分別觸發信號激光器和同步激光器發射出信號光與同步光，所述信號光作為調制光，所述同步光作為同步信號傳輸到接收端由同步探測器響應為接收端所用；

2)誘騙態調制：信號激光器發射的信號光通過強度調制器進行隨機強度調制，成為信號態、誘騙態或者真空態；

3)發射端干涉：利用干涉單元制作不等臂MZ干涉，信號光通過保偏分束器分成兩個脈沖，其中一路經過長臂，長臂中加有相位調制器，對信號光進行隨機相位調制，短臂不做相位調制；

4)電控可調衰減器對信號光進行衰減：信號光經過第一可調衰減器將光脈沖衰減至單光子量級，同步光經過第二可調衰減器將同步光調節至接收端可響應的強度范圍；

5)信號光與同步光通過量子信道傳輸：將波長不同的信號光和同步光在發射端經過發射端波分復用器合入一根信道傳輸，并在接收端通過接收端波分復用器重新分解；