[發明專利]單片硅基集成芯片及量子密鑰分發系統

有效

• 申請號: 201911348182.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113037468B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 龔攀;劉建宏;馮斯波;劉軍
• 申請（專利權）人: 山東國迅量子芯科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種單片硅基集成芯片，其特征在于，包括：

第一分束器，其用于接收激光信號并分成上光路信號和下光路信號；

誘騙態調制單元，其用于將上光路信號進行隨機誘騙態調制；

編碼單元，其用于將隨機誘騙態調制后的信號進行隨機信息編碼；

第一光強衰減單元，其用于將隨機信息編碼后信號衰減至單光子量級并輸出；

隨機數產生單元，其用于接收下光路信號并處理得到差分電流；其中，差分電流經處理后產生量子隨機數，進而由量子隨機數對應的隨機數字電壓信號來驅動誘騙態調制單元和編碼單元工作；

所述第一分束器、誘騙態調制單元、編碼單元和第一光強衰減單元依次通過硅波導相連；

所述第一分束器和隨機數產生單元之間通過硅波導相連。

2.如權利要求1所述的單片硅基集成芯片，其特征在于，所述隨機數產生單元，包括：

第二分束器，其包括第一輸入端口和第二輸入端口；第二輸入端口無光輸入作為真空態輸入端；第一輸入端口用于接收下光路信號，并經第二分束器將光信號分成兩路光信號；

第二光強衰減單元，其用于接收并衰減第二分束器分出的一路光信號；

第一光電探測器，其與第二光強衰減單元相連，用于將第二光強衰減單元衰減后的光信號轉化成第一光電流信號；

第三光強衰減單元，其用于接收并衰減第二分束器分出的另一路光信號；

第二光電探測器，其與第三光強衰減單元相連，用于將第三光強衰減單元衰減后的光信號轉化成第二光電流信號；其中，第一光電流信號與第二光電流信號作差，得到差分電流。

3.如權利要求1所述的單片硅基集成芯片，其特征在于，所述第一光強衰減單元為摻雜結構為PIN的硅基可調光衰減器。

4.如權利要求2所述的單片硅基集成芯片，其特征在于，所述第二光強衰減單元和第三光強衰減單元均為摻雜結構為PIN的硅基可調光衰減器。

5.如權利要求1所述的單片硅基集成芯片，其特征在于，所述誘騙態調制單元為光強度調制器。

6.如權利要求2所述的單片硅基集成芯片，其特征在于，所述第二分束器的一輸出端、第二光強衰減單元和第一光電探測器依次通過硅波導相連，所述第二分束器的另一輸出端、第三光強衰減單元和第二光電探測器依次通過硅波導相連。

7.一種量子密鑰分發系統，其特征在于，包括：

激光器，其用于產生激光信號；

如權利要求1-6中任一所述的單片硅基集成芯片，其用于接收激光器產生的激光信號，輸出差分電流及輸出經隨機誘騙態調制、隨機信息編碼和衰減后的光信號；

隨機數后處理模塊，其用于接收差分電流，并將差分電流處理后產生量子隨機數，進而由量子隨機數對應發隨機數字電壓信號來驅動所述單片硅基集成芯片中的誘騙態調制單元和編碼單元工作。

8.如權利要求7所述的量子密鑰分發系統，其特征在于，所述隨機數后處理模塊包括依次串聯連接的放大器、濾波器、ADC以及FPGA，差分電流依次經放大、濾波和模數轉換后輸入至FPGA；

或

所述激光器還與脈沖驅動電路相連。