[實用新型]一種任意偏振態發射裝置、接收裝置及量子通信系統

有效

• 申請號: 201821801927.5
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN208806810U
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 李東東
• 申請（專利權）人: 科大國盾量子技術股份有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70;H04B10/54;H04B10/556
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本實用新型公開了一種任意偏振態發射裝置，包括激光器模塊、第一偏振態轉換輸出模塊、偏振態轉換器和第二偏振態轉換輸出模塊；激光器模塊用于出射偏振光，第一偏振態轉換輸出模塊用于將激光器模塊出射的偏振光轉換為不含0°和90°線偏振態的任意偏振態，偏振態轉換器用于將第一偏振態轉換輸出模塊輸出的偏振態中正交的一組偏振態轉換為0°和90°線偏振，其余態不變，第二偏振態轉換輸出模塊用于將經偏振態轉換器輸出的偏振態轉換為任意偏振態輸出。本實用新型還公開了一種任意偏振態接收裝置和一種量子通信系統。本實用新型的優點在于：能夠制備任意偏振態輸出，也可以隨機制備HVPNRL6種偏振態，在量子信息領域有廣泛的應用前景。

技術領域

本實用新型涉及量子通信技術領域，更具體涉及一種任意偏振態發射裝置、接收裝置以及量子通信系統。

背景技術

量子密鑰分發技術能夠在通信雙方之間產生完全一致的無條件安全的密鑰，因而受到廣泛關注。自從1984年BB84方案提出以來，各種理論方案日臻完善，技術實現逐漸成熟并走向實際應用。在量子通信系統中，采用量子態的偏振信息編碼量子比特是最主流的方案之一。偏振編碼量子通信中通常需要發射4個不同偏振的量子態，主要有兩種實現方式。一種是多激光器方案，即使用4個激光器分別出射0°線偏振態、45°線偏振態、90°線偏振態、135°線偏振態等偏振態，再合成一束輸出，由于不同激光器之間不可避免的差異(如中心波長、光譜分布、脈沖形狀等)會帶來一些安全性漏洞，在量子通信中逐漸被淘汰。另一種方式是單激光器方案，通過偏振調制器將光調制成不同的偏振態，這種方式避免了多激光器的參數不一致的漏洞，但是使用偏振調制器成本較高，性能較差，尤其是速率太慢。

在光纖系統中，相位調制器速率很高，陸續有人提出在干涉環中使用相位調制器來制備偏振態的方案。主要原理為先將不同偏振態的兩路光，使用相位控制器調制兩路之間的相位差，再通過合束干涉形成新的偏振態輸出。唐志列等人發表在《物理學報》，54(06),2005:2534-2539的“相位-偏振編碼的量子保密通信系統的研究”一文提出使用偏振分束器PBS構成的干涉儀系統，制備了45°線偏振態、135°線偏振態、右旋圓偏振態和左旋圓偏振態等四種偏振態；李申等人發表在《物理學報》,62,2013:084214的“全光纖量子通信系統中的高速偏振控制方案”一文提出使用偏振分束器PBS構成的Sagnac干涉儀系統，制備了45°線偏振態、135°線偏振態、右旋圓偏振態和左旋圓偏振態等四種偏振態；馬海強等人在授權公告號為CN101150371B的專利文件中提出使用偏振分束器PBS構成的不等臂干涉儀系統，制備了45°線偏振態、135°線偏振態、右旋圓偏振態和左旋圓偏振態等四種偏振態；王金東等人在專利公開號為CN104579564A的專利申請文件中公開提出使用偏振分束器PBS構成的Sagnac干涉儀系統，制備了45°線偏振態、135°線偏振態、右旋圓偏振態和左旋圓偏振態等四種偏振態。

從現有技術中不難看出，無論使用何種干涉儀結構，現有方案均只能制備45°線偏振態、135°線偏振態、右旋圓偏振態和左旋圓偏振態等這四種偏振態，而不能產生0°線偏振態和90°線偏振態，這樣就無法實現多于4個態的量子通信協議，如使用0°線偏振態、45°線偏振態、90°線偏振態、135°線偏振態、右旋圓偏振態和左旋圓偏振態等6個偏振態的6態協議和使用該6個偏振態的參考系無關量子通信協議。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題之一在于量子通信中如何制備任意偏振態。

本實用新型所要解決的技術問題之二在于量子通信中如何接收任意偏振態。

本實用新型所要解決的技術問題之三在于如何實現任意偏振態的量子通信。

本實用新型是通過以下技術方案解決上述技術問題之一的：