[發明專利]一種基于飛機中繼的量子密鑰分發系統及方法

在審

• 申請號: 202111282401.7
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113949463A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 廖勝凱;蔡文奇;印娟;任繼剛;彭承志;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;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

1.一種基于飛機中繼的量子密鑰分發系統，包括：衛星、飛機和地面端；

其中，所述衛星，用于向所述飛機發送第一量子密鑰，以便所述衛星與所述飛機共享所述第一量子密鑰；

所述飛機，用于存儲所述衛星發送過來的所述第一量子密鑰，將預存的所述地面端的第二量子密鑰與所述第一量子密鑰進行運算，獲得第三量子密鑰，并向所述地面端發送所述第三量子密鑰；

所述地面端包括多個地面站，其中，所述地面站用于接收所述飛機發送過來的所述第三量子密鑰并對所述第三量子密鑰進行解碼，獲得所述第一量子密鑰。

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述衛星包括：

脈沖發生器，用于發出特定的脈沖信號，以便分別驅動激光器、強度調制器和偏振調制器；

激光器，用于在所述脈沖發生器所產生周期性電脈沖的驅動下，發出周期性的窄光脈沖信號；

強度調制器，用于在所述脈沖發生器產生的隨機脈沖的作用下，對所述激光器輸出的所述窄光脈沖信號進行調制，產生量子密鑰分發所需的第一光信號；

偏振編碼裝置，用于所述脈沖發生器產生的隨機脈沖的作用下，對所述強度調制器輸出的光信號進行調制，產生量子密鑰分發所需的第二光信號；

衰減器，用于對所述偏振編碼裝置輸出的光信號進行能量的衰減并輸出量子光信號；

第一望遠鏡，用于接收所述衰減器所發出的量子光信號，并向外部自由空間信道輸出。

3.根據權利要求2所述的系統，其中，

所述脈沖發生器通過射頻電纜與所述激光器、所述強度調制器和所述偏振編碼器相連；

所述激光器通過光纖與所述強度調制器相連；

所述強度調制器通過光纖與所述偏振編碼器相連；

所述偏振編碼器通過光纖與所述衰減器相連；

所述衰減器通過光纖與所述第一望遠鏡相連。

4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述飛機包括：

第二望遠鏡，用于接收所述第一望遠鏡發出的通過自由空間信道傳輸來的量子光信號，并將所述量子光信號發送給偏振解碼裝置；

偏振解碼裝置，用于接收所述第二望遠鏡發送來的所述量子光信號，并基于協議對接收到的所述量子光信號進行解碼；

單光子探測裝置，用于對解碼后的所述量子光信號分別進行探測計數；

密鑰數據后處理裝置，用于對所述單光子探測裝置輸出的數據信息進行雜音清除和整理，提取出密鑰數據，并對所述第一量子密鑰和所述第二量子密鑰進行異或運算獲取所述第三量子密鑰；

密鑰數據存儲裝置，用于預存所述地面端所述第二量子密鑰并對提取出來的所述密鑰數據進行存儲。

5.根據權利要求4所述的系統，其中，

所述第一望遠鏡通過光纖與所述偏振解碼裝置相連；

所述偏振解碼裝置通過光纖與所述單光子探測裝置相連；

所述單光子探測裝置通過電纜與所述密鑰數據處理裝置相連；

所述密鑰數據后處理裝置通過電纜與所述密鑰數據存儲裝置相連。

6.根據權利要求2所述的系統，其中，所述第一光信號包括信號態、誘騙態和真空態；

所述第二光信號包括四種偏振態，所述四種偏振態是水平光、豎直光、45度光和135度光；其中，所述水平光和所述豎直光正交，所述45度光和所述135度光正交。

7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述地面站用于接收所述飛機發送過來的量子密鑰包括：

所述地面站向所述飛機發送請求；

所述飛機接收到請求后，發送第一認證信息；

所述地面站根據所述第一認證信息發送第二認證信息給所述飛機；

所述飛機確認第二認證信息正確后，發送所述量子密鑰給所述地面站。