[發(fā)明專利]一種往返式的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910762205.6
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110752884B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐兵杰;王恒;李揚;黃偉;劉金璐;樊礬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/61;H04B10/524;H04B10/54;H04B10/556
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發(fā)明公開了一種往返式的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生裝置及方法，裝置包括可調(diào)光衰減器、相位調(diào)制器、光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)、第一隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊和第二隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊，其中：所述光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)由偏振分束器、強(qiáng)度調(diào)制器和90°偏振旋轉(zhuǎn)模塊構(gòu)成；所述可調(diào)光衰減器、相位調(diào)制器和光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)級聯(lián)連接，所述第一隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊和第二隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊分別電連接到相位調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制器的射頻電極上。本發(fā)明通過采用一個光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)解決了強(qiáng)度調(diào)制器偏振敏感的問題，提高了高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生的穩(wěn)定度和精確度；同時，避免了雙光路延時的高精確匹配，簡化了高斯調(diào)制量子光信號的產(chǎn)生的難度和復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子保密通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及往返式連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生裝置及方法。

背景技術(shù)

連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(Continuous Variable Quantum Key Distribution,CVQKD)將量子信息編碼在互不對易的光場正則分量上，并以高效的零/外差檢測解碼量子密鑰信息，且大部分器件與經(jīng)典相干光通信通用，無需借助單光子源和單光子探測器，因此CVQKD不僅具有高重復(fù)頻率和高密鑰速率的發(fā)展?jié)撃埽以诔杀竞托阅芊矫嬉簿哂幸欢▋?yōu)勢，已發(fā)展成為量子保密通信領(lǐng)域主流的量子密鑰分發(fā)技術(shù)。

當(dāng)前CVQKD主要分為隨路本振CVQKD和本地本振CVQKD，但隨路本振CVQKD面臨著隨路本振光強(qiáng)度瓶頸的問題，嚴(yán)重影響CVQKD安全傳輸距離和密鑰率，而本地本振CVQKD雖然避免了隨路本振光強(qiáng)度瓶頸，但在零/ 外差檢測時由于本振光波長漂移而受到相位過噪聲的影響，降低了安全密鑰率。為了克服上述問題，往返式CVQKD系統(tǒng)被提出用于解決本振光的強(qiáng)度瓶頸和波長漂移的問題，當(dāng)前主流的往返式CVQKD系統(tǒng)的密鑰制備方法分別為強(qiáng)度與相位級聯(lián)調(diào)制和雙相位并行調(diào)制。但強(qiáng)度與相位級聯(lián)調(diào)制方法易受到強(qiáng)度調(diào)制器偏振敏感的影響，使得高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度不高 (M.Legre,H.Zbinden,N.Gisin,“Implementation of continuous variable quantum cryptography inoptical fibres using a go--return configuration,”Quantum Information andComputation,2012,6(4):326-335.)。同時，雙相位平行調(diào)制方法由于采用了兩路平行相位調(diào)制光的合路方案，因此需要對雙光路的延時進(jìn)行精確匹配才實現(xiàn)高精度的高斯調(diào)制信號產(chǎn)生，使得高斯調(diào)制量子光信號的產(chǎn)生困難和復(fù)雜(D.Huang,P.T.Huang,Wang,et al.“Continuous-variable quantum key distribution based on a plug-and-play dual-phase-modulated coherent-states protocol,”Physical Review A,2016,94(3):032305.)。因此，目前針對高速、長距離及高安全CVQKD系統(tǒng)中的高斯調(diào)制量子光信號的產(chǎn)生仍面臨產(chǎn)生困難、精確性不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種往返式的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生裝置及方法，旨在解決目前連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生困難，易受強(qiáng)度調(diào)制器偏振敏感的影響而導(dǎo)致精確性和穩(wěn)定性差的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種往返式的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生裝置，包括可調(diào)光衰減器、相位調(diào)制器、光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)、第一隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊和第二隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊，其中：所述光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)由偏振分束器、強(qiáng)度調(diào)制器和90°偏振旋轉(zhuǎn)模塊構(gòu)成；所述可調(diào)光衰減器、相位調(diào)制器和光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)級聯(lián)連接，所述第一隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊和第二隨機(jī)數(shù)電信號產(chǎn)生模塊分別電連接到相位調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制器的射頻電極上。

本發(fā)明還提供了一種往返式的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生方法，包括如下步驟：

步驟一、搭建往返式的高斯調(diào)制量子光信號產(chǎn)生裝置：