一种基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特‑相位解码装置及相应的系统。该装置包括：前置分束器，被配置用于将输入光脉冲分束为第一路和第二路光脉冲，并将第二路光脉冲输出用于时间比特解码；相位解码器，被配置用于对第一路光脉冲进行相位解码，相位解码器包括第一分束器、第一合束器、两条子光路和相位调制器，至少一条子光路包含通过使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接形成的至少一个90度熔接点，两条子光路及其上的光器件被构造成控制第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。本实用新型专利技术能实现环境干扰免疫的时间比特‑相位编码量子密钥分发方案。
Quantum Key Distribution Time Bit-Phase Decoding Device and System Based on 90 Degree Fusion Phase Difference Control
【技术实现步骤摘要】
基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置及系统
本技术涉及光传输保密通信
，尤其涉及一种相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置及包括该装置的量子密钥分发系统。
技术介绍
量子保密通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域。基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信可在公开信道实现信息的安全传输。量子密钥分发基于量子力学海森堡不确定关系、量子不可克隆定理等物理原理，能够在用户之间安全地共享密钥，并可以检测到潜在的窃听行为，可应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。目前，地面量子密钥分发主要基于光纤信道传输，而光脉冲在光纤量子信道传输过程中，因光纤制作存在截面非圆对称、纤芯折射率沿径向不均匀分布等非理想情况，以及光纤在实际环境中受温度、应变、弯曲等影响，产生随机双折射效应。量子密钥分发时间-相位协议采用一组时间基和一组相位基编码，时间基采用两个不同时间位置的时间模式来编码，相位基采用前后光脉冲的两个相位差来编码。受光纤随机双折射的影响，光脉冲经长距离光纤传输后到达接收端时，其偏振态发生了随机变化。时间-相位编码中的时间基解码不受偏振态变化的影响，然而相位基在干涉解码时，因传输光纤和编解码干涉仪光纤双折射影响，存在偏振诱导衰落问题，导致解码干涉不稳定，造成误码率升高，若增加纠偏设备，增加了系统复杂度和成本，且对架空光缆、路桥光缆等强干扰情况难以稳定应用。对量子密钥分发时间-相位编码方案，如何解决时间比特-相位编码量子密钥分发应用中相位基解码时因偏振诱导衰落引起的相位解码干涉不稳定，以实现稳定高效地进行相位干涉解码是基于现有光缆基础设施进行量子保密通信应用的热点和难题。
技术实现思路
为解决上述问题至少之一，本技术提出一种基于90度熔接相差控制(也可称为“相位差控制”)的量子密钥分发时间比特-相位解码装置和系统。本技术提供至少以下技术方案：1.一种基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，包括：前置分束器，被配置用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及，与所述前置分束器光耦合的相位解码器，被配置用于对所述第一路光脉冲进行相位解码，所述相位解码器包括第一分束器、第一合束器以及与所述第一分束器光耦合并与所述第一合束器光耦合的两条子光路，其中所述第一分束器被配置用于将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；所述两条子光路被配置用于分别传输所述两路子光脉冲，并用于实现所述两路子光脉冲的相对延时，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤；所述第一合束器被配置用于将相对延时后的所述两路子光脉冲合束输出，其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含通过将一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接形成的至少一个90度熔接点，并且其中在所述相位解码器中，所述两条子光路及其上的光器件被构造成控制该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，其中所述相位解码器具有位于所述第一分束器前端或位于所述两条子光路中的任一子光路上的相位调制器，所述相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲按照量子密钥分发协议随机地进行0度相位调制或180度相位调制，其中所述前置分束器将所述第二路光脉冲输出用于进行时间比特解码。2.根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述两条子光路及其上的光器件被进一步构造成控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍。3.根据方案1或2所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。4.根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述相位解码器还包括：位于所述两条子光路中的任一子光路上的保偏光纤拉伸器，所述保偏光纤拉伸器被配置用于调节其所在的光路的保偏光纤长度；和/或位于所述两条子光路中的任一子光路上的双折射相位调制器，所述双折射相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲的两个正交偏振态施加不同的可调的相位调制。5.根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述相位调制器为偏振无关相位调制器。6.根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述相位解码器采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪的光路结构；或者所述相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的光路结构，其中所述第一合束器与所述第一分束器为同一器件，所述相位解码器还包括：两个反射镜，所述两个反射镜分别位于所述两条子光路上并且分别用于将来自所述第一分束器的经所述两条子光路传输来的所述两路子光脉冲反射回所述第一分束器，其中所述第一分束器将反射回的所述两路子光脉冲合束后输出。7.根据方案6所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，当所述相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的光路结构时，所述分束器与所述两个反射镜构成的所述干涉仪的两个臂均包含一个90度熔接点，各熔接点均为所述两个臂的中点。8.根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器和所述第一合束器以及所述第一分束器和所述第一合束器之间光路上的光器件为偏振保持光器件或非双折射光器件。9.根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，还包括第二分束器，所述第二分束器光耦合至所述前置分束器，并且被配置用于接收所述第二路光脉冲并将所述第二路光脉冲分束后输出用于进行时间比特解码。10.一种量子密钥分发系统，其特征在于，包括：根据方案1～9中任一项所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的接收端用于时间比特-相位解码；和/或根据方案1～9中任一项所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的发射端用于时间比特-相位编码。利用本技术的方案，可实现多个优点。例如，针对时间比特-相位编码量子密钥分发应用，本技术通过在干涉仪两臂中采用对保偏光纤进行90度熔接，易于控制相位基解码中光脉冲的两个正交偏振态各自在不等臂干涉仪的两臂中传输的相位差之差，实现这两个正交偏振态同时在输出端口有效干涉输出，由此实现环境干扰免疫的相位基解码功能，使得能够实现稳定的环境干扰免疫的时间比特-相位编码量子密钥分发解决方案。本技术的量子密钥分发解码方案能够抗偏振诱导衰落，同时避免对复杂的纠偏设备的需要。附图说明图1为用于本技术一优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特‑相位解码装置，其特征在于，包括：前置分束器，被配置用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及，与所述前置分束器光耦合的相位解码器，被配置用于对所述第一路光脉冲进行相位解码，所述相位解码器包括第一分束器、第一合束器以及与所述第一分束器光耦合并与所述第一合束器光耦合的两条子光路，其中所述第一分束器被配置用于将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；所述两条子光路被配置用于分别传输所述两路子光脉冲，并用于实现所述两路子光脉冲的相对延时，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤；所述第一合束器被配置用于将相对延时后的所述两路子光脉冲合束输出，其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含通过将一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接形成的至少一个90度熔接点，并且其中在所述相位解码器中，所述两条子光路及其上的光器件被构造成控制该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，其中所述相位解码器具有位于所述第一分束器前端或位于所述两条子光路中的任一子光路上的相位调制器，所述相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲按照量子密钥分发协议随机地进行0度相位调制或180度相位调制，其中所述前置分束器将所述第二路光脉冲输出用于进行时间比特解码。...
【技术特征摘要】
1.一种基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，包括：前置分束器，被配置用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及，与所述前置分束器光耦合的相位解码器，被配置用于对所述第一路光脉冲进行相位解码，所述相位解码器包括第一分束器、第一合束器以及与所述第一分束器光耦合并与所述第一合束器光耦合的两条子光路，其中所述第一分束器被配置用于将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；所述两条子光路被配置用于分别传输所述两路子光脉冲，并用于实现所述两路子光脉冲的相对延时，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤；所述第一合束器被配置用于将相对延时后的所述两路子光脉冲合束输出，其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含通过将一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接形成的至少一个90度熔接点，并且其中在所述相位解码器中，所述两条子光路及其上的光器件被构造成控制该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，其中所述相位解码器具有位于所述第一分束器前端或位于所述两条子光路中的任一子光路上的相位调制器，所述相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲按照量子密钥分发协议随机地进行0度相位调制或180度相位调制，其中所述前置分束器将所述第二路光脉冲输出用于进行时间比特解码。2.根据权利要求1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述两条子光路及其上的光器件被进一步构造成控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍。3.根据权利要求1或2所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。4.根据权利要求1所述的基于90度熔接相差控制的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：许华醒，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。