[發(fā)明專利]一種基于磁光偏振編碼的量子密鑰配置系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010171945.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111371552A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 占梓妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 占梓妍
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于磁光偏振編碼的量子密鑰配置系統(tǒng)，包括發(fā)送端與接收端，所述發(fā)送端包括激光器、磁光偏振編碼模塊以及衰減器；所述接收端包括糾偏模塊，磁光偏振解碼模塊以及單光子探測(cè)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于磁光偏振編碼的量子密鑰配置系統(tǒng)采用磁光偏振編、解碼模塊進(jìn)行偏振編碼和解碼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，易于量子密鑰配置系統(tǒng)的小型化和批量生產(chǎn)；系統(tǒng)兩端只需要一個(gè)激光器和2個(gè)單光子探測(cè)器，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，同時(shí)該系統(tǒng)避免了由于發(fā)送端多個(gè)激光器之間存在頻譜不一致以及接收端被動(dòng)選基容易受到竊聽(tīng)者的攻擊的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子偏振編碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于磁光偏振編碼的量子密鑰配置系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子密鑰分發(fā)(QKD)可以為遠(yuǎn)距離的通信雙方提供無(wú)條件安全的密鑰分發(fā)，其信息理論安全性由量子力學(xué)的基本原理來(lái)保障。并且隨著誘騙態(tài)技術(shù)的提出，采用弱相干光源來(lái)代替QKD系統(tǒng)需要理想的單光子源同樣可以實(shí)現(xiàn)等價(jià)的安全性。目前基于BB84協(xié)議QKD技術(shù)已經(jīng)較為成熟。但是常規(guī)的偏振編碼QKD系統(tǒng)制備和測(cè)量4種偏振態(tài)采用多激光器和單光子探測(cè)器，典型的方案如圖1所示。該方案包括發(fā)送端Alice、接收端Bob，發(fā)送端由8個(gè)激光器、2個(gè)偏振分束器PBS、1個(gè)偏振控制器PC、5個(gè)分束器BS組成，接收端由2個(gè)偏振控制器PC、1個(gè)分束器BS、2個(gè)偏振分束器PBS和4個(gè)單光子探測(cè)器SPD組成。在發(fā)送端，每種偏振態(tài)都由一個(gè)激光器產(chǎn)生，通過(guò)偏振分束器及分束器等耦合到同一路光纖中。接收端通過(guò)分束器分成兩路，分成兩組基矢，再經(jīng)過(guò)偏振分束器進(jìn)行偏振分析，之后在單光子探測(cè)器上進(jìn)行探測(cè)。

這種偏振編碼的QKD方案復(fù)雜度高，一般需要8個(gè)激光器和4個(gè)單光子探測(cè)器，并且由于發(fā)送端多個(gè)激光器之間存在頻譜不一致以及接收端被動(dòng)選基等缺點(diǎn)而容易受到竊聽(tīng)者的攻擊。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在以上缺陷，本發(fā)明提供一種基于磁光偏振編碼的量子密鑰配置系統(tǒng)如下：

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于磁光偏振編碼的量子密鑰配置系統(tǒng)，包括發(fā)送端與接收端，所述發(fā)送端包括：

激光器，激光器發(fā)射出線偏振脈沖光；

磁光偏振編碼模塊，磁光偏振編碼模塊對(duì)線偏振脈沖光進(jìn)行量子態(tài)制備，包括誘騙態(tài)的調(diào)制和4種偏振態(tài)制備；

衰減器，衰減器將制備后的光脈沖衰減到單光子量級(jí)進(jìn)入光纖信道，

所述接收端包括：

糾偏模塊，補(bǔ)償光纖信道引起的光脈沖偏振態(tài)變化，恢復(fù)發(fā)送端制備的偏振態(tài)；

磁光偏振解碼模塊，對(duì)光脈沖進(jìn)行主動(dòng)選基以及偏振態(tài)解析；

單光子探測(cè)器，進(jìn)行單光子探測(cè)，生成量子密鑰。

優(yōu)選地，所述磁光偏振編碼模塊和磁光偏振解碼模塊均包含磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元，所述磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元包括第一光纖、第一透鏡、第一磁光晶體、第一電磁鐵、第二電磁鐵、第二透鏡以及第二光纖，光脈沖從第一光纖的輸入端口進(jìn)入，第一光纖輸出端口出射形成發(fā)散光，經(jīng)過(guò)第一透鏡準(zhǔn)直變成平行光，然后進(jìn)入第一磁光晶體，光脈沖從第一磁光晶體出射后，經(jīng)第二透鏡匯聚到第二光纖的輸入端口出射，通過(guò)調(diào)節(jié)第一電磁鐵和第二電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度，改變光脈沖在第一磁光晶體內(nèi)偏振旋轉(zhuǎn)的角度，使光脈沖形成不同的偏振態(tài)。

優(yōu)選地，所述磁光偏振編碼模塊包括依次連接的第一磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元、偏振分束器以及第二磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元。

優(yōu)選地，所述磁光偏振編碼模塊包括通過(guò)光纖連接的第一磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元以及第二磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元，所述第一磁光偏振旋轉(zhuǎn)單元內(nèi)部設(shè)置有起偏器，所述起偏器置于第一磁光晶體和第二透鏡之間。