[發(fā)明專利]一種基于壓縮態(tài)的離散調(diào)制連續(xù)變量QKD系統(tǒng)和方法

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111245606A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 郭邦紅;劉剛;胡敏
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 廣州圣理華知識產(chǎn)權代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;李唐明

1.一種基于壓縮態(tài)的離散調(diào)制連續(xù)變量QKD系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括發(fā)送方和接收方；所述發(fā)送方和接收方通過量子信道、經(jīng)典信道連接；

其中：所述量子信道用于傳輸信號光和同步光，所述經(jīng)典信道用于傳輸經(jīng)典光，進行基矢對比及后處理；

所述發(fā)送方進行密鑰序列的生成、量子態(tài)的制備和發(fā)送，與接收方進行基矢對比和后處理過程；

所述接收方對接收到的量子態(tài)進行測量并記錄數(shù)據(jù)，與發(fā)送方進行基矢對比和后處理過程。

2.根據(jù)權利要求1所述的QKD系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送方包括第一激光器、第二激光器、衰減器、可變光衰減器、第一分束器、光功率計、調(diào)制模塊、發(fā)送端FPGA、發(fā)送端PC和波分復用器。

3.根據(jù)權利要求2所述的QKD系統(tǒng)，其特征在于，在所述發(fā)送方中，所述發(fā)送端PC生成原始密鑰序列和控制序列，發(fā)送給發(fā)送端FPGA，并與接收方進行經(jīng)典通信；

所述發(fā)送端FPGA對第一激光器、調(diào)制模塊和第二激光器進行控制；所述第一激光器在發(fā)送端FPGA的觸發(fā)下產(chǎn)生原始光脈沖信號；

所述衰減器用于提供對原始光脈沖信號的初步衰減；

所述第一分束器為非對稱分束器，其將光信號分為兩路，一路強光輸出至光功率計進行光功率監(jiān)測，另一路弱光輸出至可變光衰減器；

所述可變光衰減器根據(jù)檢測到的光功率對光脈沖信號進行衰減，使單個脈沖信號能量衰減到光子級別；

所述調(diào)制模塊在發(fā)送端FPGA的控制下對每一個光脈沖進行量子態(tài)調(diào)制，調(diào)制后的光脈沖量子態(tài)為平移壓縮真空態(tài)；

所述第二激光器接收來自發(fā)送端FPGA的同步觸發(fā)信號，發(fā)射出同步光信號；

所述波分復用器對接收到的來自調(diào)制模塊的信號光以及第二激光器的同步光進行波分復用，發(fā)送到接收方。

4.根據(jù)權利要求1所述的QKD系統(tǒng)，其特征在于，所述接收方包括接收端PC、接收端FPGA、光電轉(zhuǎn)換模塊、波分解復用器、相位調(diào)制器、第三激光器、第二分束器、第一探測器、第二探測器和減法器。

5.根據(jù)權利要求4所述的QKD系統(tǒng)，其特征在于，在所述接收方中，波解分復用器對接收到的信號進行解調(diào)，解調(diào)出的信號光和同步光分別發(fā)送給分束器和光電轉(zhuǎn)換模塊；

所述光電轉(zhuǎn)換模塊將同步光轉(zhuǎn)換為電信號，為第三激光器提供同步觸發(fā)信號，以及為接收端FPGA提供控制觸發(fā)信號；

所述第三激光器在觸發(fā)信號的作用下發(fā)射出同步的本振光脈沖；

所述接收端FPGA接收來自接收端PC的調(diào)制序列，在光電轉(zhuǎn)換模塊的控制觸發(fā)信號作用下，通過相位調(diào)制器實現(xiàn)對光脈沖的同步調(diào)制；

所述相位調(diào)制器調(diào)制本振光與信號光之間的相對相位；

所述第二分束器為對稱分束器，接收來自相位調(diào)制器的本振光脈沖和波分解復用器的信號脈沖，使兩束光脈沖進行干涉；

所述第一探測器和第二探測器分別對第二分束器輸出端口的信號進行探測；

所述減法器對第一探測器、第二探測器的輸出電流強度進行減法運算，得到所測量脈沖信號的正交分量信息，將其發(fā)送給接收端PC；

所述接收端PC記錄下接收到的數(shù)據(jù)，與發(fā)送端PC通過經(jīng)典通信的方式進行基矢對比、噪聲分析及后處理操作。

6.根據(jù)權利要求3所述的QKD系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分束器為1:99非對稱分束器。

7.根據(jù)權利要求5所述的QKD系統(tǒng)，其特征在于，所述第二分束器為50:50對稱分束器。