[發明專利]一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統及方法

有效

• 申請號: 202110095669.3
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112994877B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 胡倩倩;馮寶;張天兵;趙子巖;閆龍川;劉新;王文婷;高德荃;陳智雨;李冬;楊維永;賈瑋;卞宇翔;張強強
• 申請（專利權）人: 南京南瑞國盾量子技術有限公司;國網電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司信息通信分公司;國網山東省電力公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

1.一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統，其特征在于，包括：F-M系統和隨機數生成模塊；

所述隨機數生成模塊用于生成隨機比特串；

所述F-M系統用于采用所述隨機比特串對激光光源進行量子態調制生成量子密鑰并分發；

所述F-M系統包括激光二極管，光衰減器，耦合器C1，耦合器C2，發送方主控模塊，接收方主控模塊，旋轉鏡FM1，旋轉鏡FM2，旋轉鏡FM3，旋轉鏡FM4，相位調制器PMa，相位調制器PMb和單光子雪崩二極管；

所述激光二極管用于輸出連續的激光；

所述光衰減器用于將接收到的光束強度降到每段時間間隔T內到達的平均光子數小于1的水平；

所述旋轉鏡FM1用于將耦合器C1分出的沿短臂傳輸的脈沖反射回耦合器C1；

所述相位調制器PMa用于將耦合器C1分出的沿長臂傳輸的脈沖進行調制；

所述旋轉鏡FM2用于將相位調制器PMa調制后的脈沖反射回耦合器C1；

所述耦合器C1用于將激光二極管發出的激光分成兩束，以及，將反射回的兩束激光進行耦合；

所述耦合器C2用于將光衰減器發送的脈沖分為兩束；以及，將反射回的兩束激光進行耦合；

所述旋轉鏡FM3用于將耦合器C2分出的沿短臂傳輸的脈沖反射回耦合器C2；

所述相位調制器PMb用于將耦合器C2分出的沿長臂傳輸的脈沖進行調制；

所述旋轉鏡FM4用于將相位調制器PMb調制后的脈沖反射回耦合器C2；

所述單光子雪崩二極管用于探測耦合器C2發出的脈沖；

所述發送方主控模塊用于控制光開關與端口的開斷，以及控制激光光源量子態的調制；

所述接收方主控模塊用于控制對接收到的激光量子態進行測量；

所述激光二極管的輸出端設光開關S1，光衰減器的輸入端設端口P1，耦合器C1的輸入端設端口P2，光衰減器的輸出端設光開關S2，耦合器C2的輸入端設端口P3；

所述隨機數生成模塊的輸入端設端口P4；

所述量子密鑰分發系統在隨機數生成階段，光開關S1與端口P1連通，光開關S2與端口P4連通；

所述量子密鑰分發系統在密鑰分發階段，光開關S1與端口P2連通，光開關S2與端口P3連通。

2.根據權利要求1所述的一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統，其特征在于，所述發送方主控模塊具體用于，

在隨機數生成階段，控制光開關S1與端口P1連通，光開關S2與端口P4連通；

在密鑰分發階段，控制光開關S1與端口P2連通，光開關S2與端口P3連通。

3.根據權利要求1所述的一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統，其特征在于，所述發送方主控模塊具體用于，

調用隨機數生成模塊生成的隨機比特串對激光光源量子態進行調制。

4.根據權利要求1所述的一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統，其特征在于，所述光衰減器具體用于，

當光開關S1與端口P1連通時，將激光二極管發出的激光強度降到每段時間間隔內到達的平均光子數小于1的水平；

當光開關S1與端口P2連通時，將耦合器C1耦合后的脈沖降到每段時間間隔內到達的平均光子數小于1的水平。

5.根據權利要求1所述的一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統，其特征在于，所述接收方主控模塊具體用于，

對單光子雪崩二極管探測到的量子態進行測量；

以及，將測量結果通過經典信道進行基矢比對，得出篩選后的密鑰。

6.根據權利要求1所述的一種基于量子隨機數的量子密鑰分發系統，其特征在于，所述光開關S1和光開關S2為機械式光開關。