[發明專利]基于90度熔接相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201811267679.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109120404B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 許華醒
• 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;H04B10/524;H04B10/532;H04B10/556
• 代理公司: 北京匯知杰知識產權代理有限公司 11587
• 代理人: 董江虹;李潔

一種基于90度熔接相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法、裝置及包括該裝置的系統。該方法包括：將入射的任意偏振態的一路輸入光脈沖分束為兩路光脈沖以及分別對這兩路光脈沖進行相位解碼。對每一路光脈沖進行相位解碼包括：將該路光脈沖分束為兩路子光脈沖；以及分別在兩條子光路上傳輸這兩路子光脈沖并將其合束輸出，在兩條子光路中的至少一條子光路中包含至少一個90度熔接點，并且控制該路光脈沖的兩個正交偏振態各自在分束至合束的過程中經兩條子光路傳輸的相位差相差2π的整數倍，并對任一路光脈沖分束得到的兩路子光脈沖中之一進行直流相位調制。本發明的解碼方案能夠抗偏振誘導衰落，適用于存在環境干擾的高速量子密鑰分發系統。

技術領域

本發明涉及光傳輸保密通信技術領域，尤其涉及一種基于90度熔接相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法、裝置及包括該裝置的量子密鑰分發系統。

背景技術

量子保密通信技術是量子物理與信息科學相結合的前沿熱點領域。基于量子密鑰分發技術和一次一密密碼原理，量子保密通信可在公開信道實現信息的安全傳輸。量子密鑰分發基于量子力學海森堡不確定關系、量子不可克隆定理等物理原理，能夠實現在用戶之間安全地共享密鑰，并可以檢測到潛在的竊聽行為，可應用于國防、政務、金融、電力等高安全需求的領域。

目前，量子密鑰分發的編碼方案主要采用偏振編碼和相位編碼。地面量子密鑰分發主要基于光纖信道傳輸，而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，并且光纖在實際環境中受溫度、應變、彎曲等影響，會產生隨機雙折射效應。采用偏振編碼時，受光纖隨機雙折射的影響，偏振編碼的量子態經長距離光纖傳輸后到達接收端時，光脈沖偏振態會發生隨機變化，造成誤碼率升高，導致需要增加糾偏設備，增加了系統復雜度和成本，且對于架空光纜、路橋光纜等強干擾情況難以實現穩定應用。相比偏振編碼，相位編碼采用前后光脈沖的相位差來編碼信息，在長距離光纖信道傳輸過程中能夠穩定保持。然而對于相位編碼方案，在干涉解碼時，因傳輸光纖和編解碼干涉儀光纖雙折射的影響，存在偏振誘導衰落的問題，導致解碼干涉不穩定。同樣，若增加糾偏設備，雖然只需要對一種偏振態進行糾偏，但也會增加系統復雜度和成本。對于量子密鑰分發相位編碼方案，如何穩定高效地進行干涉解碼是基于現有光纜基礎設施進行量子保密通信應用的熱點和難題。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種基于90度熔接相差控制(也可稱為“相位差控制”)的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法和裝置，以解決相位編碼量子密鑰分發應用中偏振誘導衰落引起的相位解碼干涉不穩定的難題。

本發明提供至少以下技術方案：

1.一種基于90度熔接相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法，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分束為第一路光脈沖和第二路光脈沖；以及

分別對所述第一路光脈沖和第二路光脈沖按照量子密鑰分發協議進行相位解碼，

其中，分別對所述第一路光脈沖和第二路光脈沖按照量子密鑰分發協議進行相位解碼包括：

對于所述第一路光脈沖和第二路光脈沖中的每一路光脈沖，

將該路光脈沖分束為兩路子光脈沖；以及

分別在兩條子光路上傳輸所述兩路子光脈沖，并將所述兩路子光脈沖作相對延時后合束輸出，所述兩條子光路中的至少一條子光路包括至少兩段保偏光纖，

其中，在所述兩條子光路中的所述至少一條子光路中包含至少一個90度熔接點，所述90度熔接點是通過以下方式形成的：將所述至少一條子光路中的兩段保偏光纖相對旋轉90度，使得一段保偏光纖的慢軸與另一段保偏光纖的快軸對準熔接，并且

其中，控制該路光脈沖的兩個正交偏振態中的一個偏振態在分束至合束的過程中經所述兩條子光路傳輸的相位差與另一個偏振態經所述兩條子光路傳輸的相位差使得兩個相位差相差2π的整數倍，