[發明專利]具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分發系統

在審

• 申請號: 201980090232.1
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN113348637A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李明軍;D·A·諾蘭
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: H04B10/2507
• 分類號: H04B10/2507;H04B10/2513;H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫;侯穎媖

1.一種量子通信系統，包括：

量子密鑰生成系統，所述量子密鑰生成系統包括光子量子位發生器、低損耗色散限制光纖和光子檢測器單元；以及

通信網絡，所述通信網絡包括信號發生器、信號信道和信號接收器；其中：

所述低損耗色散限制光纖在所述光子量子位發生器和所述光子檢測器單元之間延伸并且光學地耦合所述光子量子位發生器和所述光子檢測器單元，所述低損耗色散限制光纖具有長度L；

所述光子量子位發生器在結構上被配置為輸出多個光子，所述多個光子各自包括量子密鑰位信息；

所述光子檢測器單元在結構上被配置為接收所述多個光子的所述量子密鑰位信息；

所述信號信道在所述信號發生器和所述信號接收器之間延伸并且通信地耦合所述信號發生器和所述信號接收器；

所述信號發生器在結構上被配置為輸出包括一個或多個信號位的信號；

所述信號接收器通信地耦合到所述光子檢測器單元，并且在結構上被配置為在接收到所述信號時將所述一個或多個信號位與所述量子密鑰位信息進行比較；以及

所述低損耗色散限制光纖

光纖包括芯和圍繞所述芯的包層，并且在結構上被配置為限制具有約1550nm的波長的光子脈沖以約9ps/(nm)km或更小的絕對色散率的色散，并且誘發包括約1550nm的所述波長的光子以約0.175dB/km或更小的衰減率的衰減，使得由所述光子量子位發生器輸出的所述多個光子的所述量子密鑰位信息能在所述光子檢測器單元處以至少10Gbit/sec的比特率被接收。

2.如權利要求1所述的量子通信系統，其特征在于，所述芯包括基于二氧化硅的玻璃，并且L在200km至1000km之間。

3.如權利要求2所述的量子通信系統，其特征在于，所述芯的二氧化硅玻璃摻雜有K、Cl、F或它們的組合。

4.如權利要求1或2所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色散限制光纖包括階躍折射率分布。

5.如權利要求1或2或3所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色散限制光纖包括拋物線折射率分布。

6.如前述權利要求中任一項所述的量子通信系統，其特性在于，所述芯包括從約2.2μm到約3μm的半徑。

7.如前述權利要求中任一項所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色散限制光纖的所述芯包括從約-0.1到約0.2的相對折射率Δ₁，其中：

Δ₁包括(n₁-n_s)/n_s；

n₁包括所述芯的折射率；以及

n_s包括純二氧化硅的折射率。

8.如權利要求1-6中任一項所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色散限制光纖的所述包層包括從約-0.4到約-0.7的相對折射率Δ₂，其中：

Δ₂包括(n₂-n_s)/n_s；

n₂包括所述包層的折射率；以及

n_s包括純二氧化硅的折射率。

9.如前述權利要求中任一項所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色線限制光纖包括約1200nm或更小的截止波長。

10.如前述權利要求中任一項所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色散限制光纖包括從約7.5μm到約9.0μm的模場直徑。

11.如前述權利要求中任一項所述的量子通信系統，其特征在于，所述低損耗色散限制光纖包括從約40μm²到約55μm²的有效面積。