[實用新型]分偏振相差控制的量子密鑰分發時間比特-相位解碼裝置及相應系統

有效

• 申請號: 201821752660.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN209233845U
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 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: 李潔;董江虹

本實用新型提出一種分偏振相差控制的量子密鑰分發時間比特?相位解碼裝置及相應系統。該解碼裝置包括：前置分束器，其經輸入端口接收輸入光脈沖并經兩個輸出端口輸出由輸入光脈沖分束得到的兩路光脈沖；與前置分束器的兩個輸出端口之一光耦合的干涉儀，包括分束器、合束器及將分束器和合束器光耦合的兩個臂；位于干涉儀前端或位于兩臂之一上的相位調制器。干涉儀的兩臂之一上設置有：分偏振相差控制裝置，其包括偏振分束器、偏振合束器及將偏振分束器和偏振合束器光耦合的兩條子光路。干涉儀的兩臂及其上的光器件構造成使得相應光脈沖的兩個正交偏振態各自在干涉儀中經兩臂傳輸的相位差相差2π的整數倍。本實用新型的方案能抗偏振誘導衰落。

技術領域

本實用新型涉及光傳輸保密通信技術領域，尤其涉及一種分偏振相差控制的量子密鑰分發時間-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、電力等高安全信息傳輸需求的領域。

時間比特-相位編碼量子密鑰分發采用一組時間基和一組相位基，時間基采用兩個不同時間位置的時間模式來編碼，相位基采用前后光脈沖的兩個相位差來編碼。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。受光纖隨機雙折射的影響，光脈沖經長距離光纖傳輸后到達接收端時，其偏振態會發生隨機變化。時間比特-相位編碼中的時間基解碼不受偏振態變化的影響，然而相位基在干涉解碼時，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，造成誤碼率升高、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。對于量子密鑰分發時間比特-相位編碼方案，如何穩定高效地進行相位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。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提出一種分偏振相差控制的量子密鑰分發時間比特-相位解碼方法和裝置，以解決時間比特-相位編碼量子密鑰分發應用中相位基解碼時因偏振誘導衰落引起的相位解碼干涉不穩定的難題。

本實用新型提供至少以下技術方案：

1.一種分偏振相差控制的量子密鑰分發時間比特-相位解碼裝置，用于對入射的任意偏振態的一路輸入光脈沖進行時間比特-相位解碼，其特征在于，所述解碼裝置包括：

前置分束器，所述前置分束器具有輸入端口和兩個輸出端口，所述輸入端口用于接收所述輸入光脈沖，所述兩個輸出端口分別用于輸出由所述輸入光脈沖分束得到的第一路光脈沖和第二路光脈沖；和

與所述前置分束器的所述兩個輸出端口中的一個輸出端口光耦合的干涉儀，所述干涉儀包括第一分束器、第一合束器以及與所述第一分束器光耦合并與所述第一合束器光耦合的第一臂和第二臂，所述第一分束器經所述第一臂和第二臂耦合至所述第一合束器，其中至少所述第一臂上設置有分偏振相差控制裝置，所述分偏振相差控制裝置包括偏振分束器、第二合束器以及與所述偏振分束器光耦合并與所述第二合束器光耦合的兩條子光路，所述偏振分束器經所述兩條子光路耦合至所述第二合束器，其中所述第一臂和第二臂及其上的光器件構造成使得所述第一路光脈沖的兩個正交偏振態各自在所述干涉儀中經所述第一臂和第二臂傳輸的相位差相差2π的整數倍，

其中所述解碼裝置還具有位于所述前置分束器前端或位于所述干涉儀前端或位于所述第一臂和第二臂中至少之一上的相位調制器，

其中所述相位調制器用于對通過其的光脈沖隨機地進行0度相位調制或 180度相位調制。