[發明專利]相位解碼方法、相位解碼接收裝置和量子密鑰分發系統

在審

• 申請號: 201810791479.3
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108650091A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 許華醒;程旭升;莫小范
• 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;H04B10/70
• 代理公司: 北京匯知杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11587
• 代理人: 李潔;董江虹

本發明提出了一種相位解碼方法、接收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；將第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖中的每一路進行相位解碼后經相關聯的兩條子光路輸出；將來自與第一路傳輸光脈沖相關聯的兩條子光路中之一的輸出光脈沖直接輸出進行探測，并將來自與第二路傳輸光脈沖相關聯的兩條子光路中之一的輸出光脈沖直接輸出進行探測。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，實現抗環境干擾的穩定相位解碼。此外，本發明使得可采用不等臂馬赫?曾德爾干涉儀，光脈沖在解碼時只需經過一次相位調制器，減小了接收端的插入損耗，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、相位解碼接收裝置和量子密鑰分發系統。

背景技術

基于量子密鑰分發技術和一次一密密碼原理，量子保密通信在公開信道可實現信息的安全，并逐步走向應用。對于以不等臂干涉儀為基礎的相位編碼量子密鑰分發系統，在光脈沖經光纖量子信道傳輸的過程中，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、彎曲等影響而產生雙折射效應，光脈沖在到達接收端時的偏振態會發生隨機變化，造成相位解碼干涉儀輸出結果不穩定，并且此現象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-邁克爾遜干涉儀，其可使光脈沖在受到光纖信道隨機雙折射及源于此的偏振態變化的影響時，仍保持干涉結果穩定輸出。但是，這種干涉儀損耗大，其中相位調制器的插損是引起較大損耗的主要因素之一。具體而言，當相位調制器置于干涉儀的一臂時，光脈沖由于來回傳輸會經過相位調制器兩次，從而造成干涉儀的損耗較大，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、相位解碼接收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應用中因前述的偏振態變化而導致的輸出結果不穩定的問題。

本發明提供至少以下技術方案：

1.一種相位解碼方法，其特征在于，所述方法包括：

將入射的任意偏振態的一路輸入光脈沖偏振分束為偏振態相互正交的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，且將所述第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖中的每一路傳輸光脈沖在相位解碼后經與其相關聯的兩條子光路輸出；以及

將來自與所述第一路傳輸光脈沖相關聯的兩條子光路中的一條子光路的輸出光脈沖直接輸出到一個第一單光子探測器進行探測，并將來自與所述第二路傳輸光脈沖相關聯的兩條子光路中的一條子光路的輸出光脈沖直接輸出到一個第二單光子探測器進行探測。

2.根據方案1所述的相位解碼方法，其特征在于，所述方法還包括：

將來自與所述第一路傳輸光脈沖相關聯的兩條子光路中的另一條子光路的輸出光脈沖直接輸出到一個第三單光子探測器進行探測，并將來自與所述第二路傳輸光脈沖相關聯的兩條子光路中的另一條子光路的輸出光脈沖直接輸出到一個第四單光子探測器進行探測。

3.根據方案1或2所述的相位解碼方法，其特征在于，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：

對于所述第一路傳輸光脈沖和第二路傳輸光脈沖中的每一路傳輸光脈沖，采用不等臂馬赫-曾德爾干涉儀或不等臂邁克爾遜干涉儀對其進行相位解碼。

4.根據方案1所述的相位解碼方法，其特征在于，在偏振分束至將每一路傳輸光脈沖進行相位解碼并將其在相位解碼后輸出的過程中，使用偏振保持型器件，維持各光脈沖的偏振態保持不變。

5.一種相位解碼接收裝置，其特征在于，所述相位解碼接收裝置包括：偏振分束器、第一相位解碼器、第二相位解碼器、第一單光子探測器和第二單光子探測器，其中