[發明專利]用于相位編碼的裝置、方法和量子密鑰分發系統

有效

• 申請號: 202110574715.8
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113259099B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 陳柳平;范永勝;王其兵;王林松;李伍一;萬相奎
• 申請（專利權）人: 國開啟科量子技術（北京）有限公司;廣東啟科量子信息技術研究院有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/548
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供用于相位編碼的裝置、方法和量子密鑰分發系統，其中，所述裝置包括：第一光源；第二光源；不等臂干涉儀，被配置為將從所述光源輸出的光脈沖分成時間上相鄰的兩路子光脈沖；相位調制器，被配置為向兩路子光脈沖中的沿著不等臂干涉儀的長臂傳輸的子光脈沖施加相位調制電壓；以及控制器，被配置為響應于相位調制器未向所述子光脈沖施加相位調制電壓而在兩路子光脈沖之間形成第一相位差和第二相位差，并且響應于相位調制器向所述子光脈沖施加相位調制電壓而對所述子光脈沖進行相位調制以在所述兩路光脈沖之間形成第三相位差和第四相位差。本發明能夠有效地避免因在四種不同的相位調制電壓之間來回反復切換而導致相位調制電壓不穩定的問題。

技術領域

本發明涉及量子通信技術領域，尤其涉及用于相位編碼的裝置、方法和量子密鑰分發系統。

背景技術

目前，在量子密鑰分發系統中主要采用偏振編碼或相位編碼，其中，相位編碼可用于在普通信道和特殊信道（電力架空光纜、橋梁架空光纜、軌道地埋光纜等）進行遠距離量子密鑰分發或者近距離小衰減下的高速的量子密鑰分發，以為量子保密通信網絡提供不可竊聽、不可破譯的量子密鑰。

目前，在相位編碼技術中，主要使用不等臂干涉儀將單個光源產生的光脈沖分為一前一后兩個光脈沖，然后通過相位調制器在兩個前后脈沖之間調制出0、π/2、π和3π/2四種不同的相位差來編碼和承載信息。換言之，相位調制器必須加載四種不同的相位調制電壓并且在這四種不同的相位調制電壓之間來回反復切換。然而，相位調制器在每次切換時均需要對相位調制電壓的脈沖的上升沿和平坦區進行調制，而這種反復切換相位調制電壓的方式不僅會導致相位調制器所加載的相位調制電壓不穩定，而且還會導致所調制的相位差的精度變差，進而影響系統的成碼率。

發明內容

本發明的目的在于提供用于相位編碼的裝置、方法和量子密鑰分發系統。

根據本發明的一方面，提供一種用于相位編碼的裝置，所述裝置包括：第一光源，被配置為輸出第一路光脈沖；第二光源，被配置為輸出第二路光脈沖；不等臂干涉儀，被配置為將所述光脈沖分成時間上相鄰的兩路子光脈沖；相位調制器，被配置為向所述兩路子光脈沖中的沿著所述不等臂干涉儀的長臂傳輸的子光脈沖施加相位調制電壓；以及控制器，被配置為響應于所述相位調制器未向所述子光脈沖施加相位調制電壓而在所述兩路子光脈沖之間形成用于進行相位編碼的第一相位差和第二相位差，并且響應于所述相位調制器向所述子光脈沖施加相位調制電壓而對所述子光脈沖進行相位調制，以在所述兩路光脈沖之間形成用于進行相位編碼的第三相位差和第四相位差。

根據本發明的一個實施例，所述第一相位差和所述第二相位差基于所述兩路子光脈沖在所述不等臂干涉儀的分束器和/或合束器上的相位變化而形成。

根據本發明的一個實施例，所述第三相位差和所述第四相位差基于所述兩路子光脈沖在所述不等臂干涉儀的分束器和/或合束器上的相位變化以及由所述相位調制電壓引起的相位差而形成。

根據本發明的一個實施例，所述相位編碼基于BB84協議。

根據本發明的一個實施例，由所述相位調制電壓引起的相位差為π/2。

根據本發明的一個實施例，所述第一相位差、所述第二相位差、所述第三相位差和所述第四相位差分別為π、0、3π/2和π/2。

根據本發明的另一方面，提供一種用于相位編碼的方法，所述方法包括：使用第一光源輸出第一路光脈沖；使用第二光源輸出第二路光脈沖；使用不等臂干涉儀將所述光脈沖分成時間上相鄰的兩路子光脈沖；確定相位調制器是否向所述兩路子光脈沖中的沿著所述不等臂干涉儀的長臂傳輸的子光脈沖施加相位調制電壓；響應于所述相位調制器未向所述子光脈沖施加相位調制電壓而在所述兩路子光脈沖之間形成用于進行相位編碼的第一相位差和第二相位差；響應于所述相位調制器向所述子光脈沖施加相位調制電壓而對所述子光脈沖進行相位調制，以在所述兩路光脈沖之間形成用于進行相位編碼的第三相位差和第四相位差。