[實用新型]一種基于相位編碼的量子密鑰分發系統

有效

• 申請號: 202220141823.6
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN216016875U
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 席鵬;章力;齊康康
• 申請（專利權）人: 浙江九州量子信息技術股份有限公司
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/556;H04L9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于相位編碼的量子密鑰分發系統，包括窄脈沖、窄線寬激光器DFB、發射端四態相位調制器MIOC、F1段保偏光纖及其連接的延遲線FDC1、F2段保偏光纖尾纖、發射端偏振分束器PBS1、發射端1/4波片WP1以及單光子控制可調諧衰減器ATT、接收端1/4波片WP2、接收端偏振分束器PBS2、F3段保偏光纖連接延遲線FDC2、F4段保偏光纖尾纖、定向耦合相位調制器DCPM以及第一接收單光子計數器SPCM1、第二接收單光子計數器SPCM2。與現有技術相比，本實用新型的的干涉儀使用Y波導，在發射端干涉環兩臂均進行隨機2相位調制，可用數字信號作為調相電壓，因此可使系統適應高速重復頻率。干涉儀無需獨立的相位調制器，采用波導可提高干涉儀的集成化和小型化程度。

技術領域

本實用新型涉及光傳輸安全通信技術領域，特別涉及一種基于相位編碼的量子密鑰分發系統。

背景技術

量子密鑰分發可以為遠距離的通信雙方提供無條件安全的密鑰分發，其信息理論安全性由量子力學的基本原理來保障。然而目前QKD系統的密鑰產生速率較低，無法滿足現有傳統光纖通信的加密需求。常規的相位編碼方案為不等臂馬赫-增德爾干涉儀方案。在該方案中，發射端光脈沖經過不等臂干涉儀之后分成前后兩個子脈沖，到達接收端后又經過一個相同的干涉儀進一步變成四個脈沖，不考慮器件損耗的情況下，每個脈沖的光功率為總光功率的1/4。其中兩個脈沖經過的光程相同（走“長臂+短臂”和“短臂+長臂”的路徑），會在收端干涉儀第二個分束器進行干涉，另外兩個脈沖分別走“長臂+長臂”和“短臂+短臂”的路徑不參與干涉而被舍棄。因此干涉峰的光功率為總光功率的1/2，即該方案的光能量利用率為1/2，而最終的安全密鑰率與其成正比。另外，常規的干涉儀都是通過光纖分束器、相位調制器等分立器件經過光纖熔接而成，制作復雜、體積大，并且單個相位調制需要4種調相電壓，對調制電路要求較高，限制調制速率。

實用新型內容

針對現有技術存在以上缺陷，本實用新型提供一種基于相位編碼的量子密鑰分發系統如下：

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種基于相位編碼的量子密鑰分發系統，包括通過F5段光纖信道相互連接的發射端與接收端，所述發射端包括窄脈沖、窄線寬激光器DFB、發射端四態相位調制器MIOC、F1段保偏光纖及其連接的延遲線FDC1、F2段保偏光纖尾纖、發射端偏振分束器PBS1、發射端1/4波片WP1以及單光子控制可調諧衰減器ATT，所述窄脈沖、窄線寬激光器DFB連接發射端四態相位調制器MIOC，所述發射端四態相位調制器MIOC的兩個輸出端分別連接F1段保偏光纖及其連接的延遲線FDC1、F2段保偏光纖尾纖，所述F1段保偏光纖及其連接的延遲線FDC1、F2段保偏光纖尾纖分別連接發射端偏振分束器PBS1，所述發射端偏振分束器PBS1依次連接發射端1/4波片WP1以及單光子控制可調諧衰減器ATT，

所述接收端包括接收端1/4波片WP2、接收端偏振分束器PBS2、F3段保偏光纖連接延遲線FDC2、 F4段保偏光纖尾纖、定向耦合相位調制器DCPM以及第一接收單光子計數器SPCM1、第二接收單光子計數器SPCM2，所述接收端1/4波片WP2連接接收端偏振分束器PBS2，所述接收端偏振分束器PBS2的兩個輸出端分別連接F3段保偏光纖連接延遲線FDC2、 F4段保偏光纖尾纖，所述F3段保偏光纖連接延遲線FDC2、 F4段保偏光纖尾纖分別連接定向耦合相位調制器DCPM的兩個輸入端，所述定向耦合相位調制器DCPM的兩個輸出端分別連接第一接收單光子計數器SPCM1、第二接收單光子計數器SPCM2。

優選地，所述發射端四態相位調制器MIOC由鈮酸鋰晶體Y形分支波導構成，Y形波導中兩路分別加有電極，中間的兩個電極接地并形成兩個相位調制器，通過對電極加電壓可以分別對上下兩個脈沖進行隨機相位調制，其中上路調制相位，下路調制相位。