[發明專利]用于量子密鑰分發的解碼芯片及解碼方法

有效

• 申請號: 202010824987.4
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111934868B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 李驍;安俊明;王玥;王亮亮;張家順;尹小杰;吳遠大
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種用于量子密鑰分發的解碼芯片，其特征在于，包括：

輸入波導，用于接收傳輸待解碼的光信號；

定向耦合器，包括第一定向耦合器、第二定向耦合器以及第三定向耦合器，所述第一定向耦合器用于將輸入光分成兩束光，第二定向耦合器及第三定向耦合器用于實現光量子干涉；

相位調制器，包括第一相位調制器以及第二相位調制器，用于對光信號相位進行調制；

延時線結構，用于使光信號產生延時，同時抑制溫度對誤碼率的影響；

輸出波導，用于輸出解調后的光信號；

其中，所述輸入波導與第一定向耦合器的輸入端連接，第一定向耦合器的兩輸出端分別連接兩個第一相位調制器，隨后連接第二定向耦合器的輸入端；第二定向耦合器的兩個輸出端分別與延時線結構的兩輸入端連接；延時線結構的兩個輸出端分別與兩個第二相位調制器連接，隨后連接第三定向耦合器；第三定向耦合器的兩個輸出端分別連接輸出波導。

2.根據權利要求1所述的解碼芯片，其特征在于，所述第一定向耦合器、第一相位調制器以及第二定向耦合器組成的結構用于實現調節時間隙脈沖光功率比值的功能。

3.根據權利要求1所述的解碼芯片，其特征在于，所述第二定向耦合器、延時線結構、第二相位調制器以及第三定向耦合器組成的結構用于實現時間基量子態的分辨，以及相位基量子態解基相位的設置。

4.根據權利要求1所述的解碼芯片，其特征在于，所述延時線結構包括兩臂，每一臂均包括若干彎曲波導、直波導以及隔離槽，其中，彎曲波導為半徑為R的四分之一圓，R不小于最小通光半徑；直波導通過優化設計使TE與TM基模有效折射率之差接近零，每一個直波導的兩側分別設置一個隔離槽。

5.根據權利要求4所述的解碼芯片，其特征在于，所述兩臂的臂長差等于兩臂中各自直波導總長度之差，兩臂中彎曲波導的總數量相同，兩臂中各自彎曲波導總長度相同。

6.根據權利要求1所述的解碼芯片，其特征在于，所述定向耦合器為3db定向耦合器。

7.根據權利要求1所述的解碼芯片，其特征在于，所述解碼芯片的材料為硅、氮氧化硅或二氧化硅。

8.根據權利要求7所述的解碼芯片，其特征在于，

在所述解碼芯片材料為二氧化硅或者氮氧化硅的情況下，相位調制器為熱光相位調制器；

在所述解碼芯片材料為硅的情況下，相位調制器為熱光相位調制器或者電光相位調制器。

9.一種使用如權利要求1-8任一所述的解碼芯片的解碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過輸入波導輸入待解碼信號光；其中所述待解碼信號光為BB84時間基與相位基的量子態信號光；

設定第一相位調制器的相位，使雙時間隙脈沖光功率平衡；

設定第二相位調制器的相位，使解碼器芯片達到BB84相位基量子態的解基相位，實現信號光解碼。