[發明專利]一種基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發系統及方法

在審

• 申請號: 202310733778.2
• 申請日: 2023-06-20
• 公開（公告）號: CN116647338A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 游金;潘盼;張鈺晗;賈中華;余文俊;安韋操
• 申請（專利權）人: 安慶師范大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 張國麒

1.一種基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發系統，其特征在于，包括：第一裝置和第二裝置；

所述第一裝置，用于基于量子編碼芯片，產生模式分離的量子態；

所述第二裝置，用于檢測所述量子態，生成量子密鑰。

2.根據權利要求1所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發系統，其特征在于，所述第一裝置包括：依次連接的第一激光器、第一可調光衰減器和第一量子編碼芯片，依次連接的第二激光器、第二可調光衰減器和第二量子編碼芯片，所述第一量子編碼芯片、第二量子編碼芯片均與光分路器連接，所述光分路器還分別連接有第一偏振分束器和第二偏振分束器；

所述第一激光器和第二激光器，均用于產生連續光脈沖和內觸發時鐘信號；

所述第一可調光衰減器和第二可調光衰減器，均用于對所述光脈沖進行衰減；

所述第一量子編碼芯片和第二量子編碼芯片，均用于產生量子態；

所述光分路器，用于耦合輸出所述量子態；

所述第一偏振分束器和第二偏振分束器，均用于對所述量子態進行模式分離。

3.根據權利要求2所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發系統，其特征在于，所述第二裝置包括：依次并聯的四個門控式單光子探測器；其中，第一門控式單光子探測器和第二門控式單光子探測器分別與所述第一偏振分束器連接，第三門控式單光子探測器和第四門控式單光子探測器分別與所述第二偏振分束器連接，四個所述門控式單光子探測器連接有計算機；所述第二門控式單光子探測器和第三門控式單光子探測器的輸出端相連接；

四個所述門控式單光子探測器與所述第一激光器進行時鐘同步；

所述計算機控制四個所述門控式單光子探測器的掃描觸發延時，獲取每一觸發延時點與對應的預設時間內探測的單光子個數的累加值的關系曲線，進而獲取處于貝爾態的時刻和測量結果，獲得所述量子密鑰。

4.根據權利要求2所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發系統，其特征在于，所述第一量子編碼芯片和第二量子編碼芯片均包括：依次連接的第一可調光分路器、光相位調制器和第二可調光分路器；

所述第一可調光分路器，用于對輸入光信號調節分光；

所述光相位調制器，用于實現零相位移動；

所述第二可調光分路器，用于產生誘騙態。

5.一種基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發方法，應用如權利要求1-4任一所述的系統，其特征在于，包括：

獲取預設目標衰減強度的光脈沖；

基于預設目標衰減強度的光脈沖獲取量子態，并對所述量子態進行模式分離；

基于模式分離后的所述量子態，獲取量子密鑰。

6.根據權利要求5所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發方法，其特征在于，獲取預設目標衰減強度的光脈沖包括：

基于第一激光器和第二激光器，產生連續光脈沖；

將所述光脈沖分別輸入第一可調光衰減器和第二可調光衰減器，基于所述第一可調光衰減器和第二可調光衰減器對所述光脈沖進行衰減，獲取預設目標衰減強度的所述光脈沖。

7.根據權利要求5所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發方法，其特征在于，所述預設目標衰減強度為：

其中，I為預設目標衰減強度，c為衰減后總光子數，f為第一激光器和第二激光器的工作頻率，p為單光子探測器的探測效率。

8.根據權利要求5所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發方法，其特征在于，對所述量子態進行模式分離包括：

將預設目標衰減強度的光脈沖分別輸入第一量子編碼芯片和第二量子編碼芯片，分別產生量子態；

將所述量子態輸入光分路器，進行輸出干涉；

將干涉后的所述量子態輸入第一偏振分束器和第二偏振分束器，對所述量子態進行模式分離。

9.根據權利要求5所述的基于芯片的測量設備無關的量子秘鑰分發方法，其特征在于，獲取所述量子密鑰包括：

將模式分離后的所述量子態輸入門控式單光子探測器，將所述門控式單光子探測器與第一激光器進行時鐘同步；

控制所述門控式單光子探測器的掃描觸發延時，得到每一觸發延時點與對應的預設時間內探測的單光子個數的累加值的關系曲線，進而得到處于貝爾態的時刻和測量結果，獲得所述量子密鑰。