连续变量量子密钥分发解码方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种连续变量量子密钥分发解码方法、连续变量量子密钥分发解码装置和包括该装置的系统。该方法包括：对于任意偏振态的一对信号光脉冲和本振光脉冲中的每个光脉冲：将该光脉冲经分束器分束为两路光脉冲；分别沿两条第一传输光路传输这两路光脉冲，并将这两路光脉冲作相对延时后分别经两个偏振正交旋转反射装置反射回分束器。每个反射装置包括具有输入端口和经第二传输光路光耦合的两个输出端口的偏振分束器，并经所述输入端口耦合至相应的第一传输光路。对分束前的本振光脉冲或者对其分束得到的两路光脉冲中之一进行相位调制。本发明专利技术解决了连续变量量子密钥分发应用中因偏振诱导衰落而导致的接收端解码干涉不稳定的问题。

Method, device and system of continuous variable quantum key distribution decoding

【技术实现步骤摘要】
连续变量量子密钥分发解码方法、装置和系统
本专利技术涉及光传输保密通信
，尤其涉及一种基于同相偏振正交旋转反射的连续变量量子密钥分发解码方法、装置和系统。
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，能够应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。连续变量量子密钥分发由于易于与传统光网络融合，并且在较短距离下能够实现高的密钥生成率，引起了广泛研究和关注，并且相关的实验和演示应用进程得到了逐步推进。然而，对于基于不等臂干涉仪方案的连续变量量子密钥分发系统，信号光脉冲和本振光脉冲沿光纤信道传输时，因光纤信道在实际环境中受温度、应变、弯曲等影响而产生双折射效应，使得传输至接收端的光脉冲的偏振态产生随机变化，且在接收端解码时信号光脉冲和本振光脉冲沿干涉仪的不同臂传输后进行干涉，因而存在偏振诱导衰落问题，导致信号光脉冲和本振光脉冲在接收端解码干涉不稳定，并且干涉稳定性随着光纤距离的增加恶化明显。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种连续变量量子密钥分发解码方法、装置和系统，以解决连续变量量子密钥分发应用中因前述的偏振诱导衰落而导致的接收端解码干涉不稳定的问题。本专利技术提供至少以下技术方案：1.一种连续变量量子密钥分发解码方法，用于输入的每个脉冲周期内的、任意偏振态的信号光脉冲和本振光脉冲，所述方法包括：对于所述信号光脉冲和本振光脉冲中的每一个光脉冲：将该光脉冲经分束器分束为两路光脉冲；以及，分别沿两条第一传输光路传输所述两路光脉冲，并将所述两路光脉冲作相对延时后分别经两个偏振正交旋转反射装置反射回所述分束器以由所述分束器合束输出，其中对于所述两路光脉冲中的每路光脉冲，经由相应偏振正交旋转反射装置的反射后，该路光脉冲的两个正交偏振态分别变换成与其正交的偏振态，其中，所述两个偏振正交旋转反射装置中之一或每个所述偏振正交旋转反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，并经所述输入端口耦合至所述两条第一传输光路中的相应第一传输光路，每个偏振分束器的两个输出端口经第二传输光路彼此光耦合，其中，对分束前的所述本振光脉冲或者在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。2.根据方案1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由扭转90度的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口输出的光脉冲均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的慢轴传输或均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的快轴传输；或者对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由包含奇数个90度熔接点的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含奇数个90度熔接点的保偏光纤一端的慢轴传输，并且其偏振分束器的两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含奇数个90度熔接点的保偏光纤另一端的快轴传输；或者对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由包含半波片的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含半波片的保偏光纤一端的慢轴传输，并且其偏振分束器的两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含半波片的保偏光纤另一端的快轴传输。3.根据方案1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，所述分束器是保偏分束器。4.根据方案1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，对于所述两路光脉冲中的每一路光脉冲：保持该路光脉冲的两个正交偏振态在所述分束器分束至所述相应偏振正交旋转反射装置反射期间保持不变，且在所述相应偏振正交旋转反射装置反射至所述分束器合束期间保持不变。5.根据方案1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，所述信号光脉冲在所述本振光脉冲之前，其中在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中延时较短的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制；或者所述信号光脉冲在所述本振光脉冲之后，其中在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中延时较长的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。6.一种连续变量量子密钥分发解码装置，用于输入的每个脉冲周期内的、任意偏振态的信号光脉冲和本振光脉冲，所述装置包括：分束器、两个偏振正交旋转反射装置、与所述分束器光耦合并分别与所述两个偏振正交旋转反射装置光耦合的两条第一传输光路，以及相位调制器，其中，对于所述信号光脉冲和本振光脉冲中的每一个光脉冲：所述分束器用于将该光脉冲分束为两路光脉冲；所述两条第一传输光路用于分别传输所述两路光脉冲；所述两个偏振正交旋转反射装置用于分别将来自所述分束器的经所述两条第一传输光路传输来的所述两路光脉冲反射回所述分束器以由所述分束器合束输出，其中对于所述两路光脉冲中的每路光脉冲，经由相应偏振正交旋转反射装置的反射后，该路光脉冲的两个正交偏振态分别变换成与其正交的偏振态，其中，所述两个偏振正交旋转反射装置中之一或每个所述偏振正交旋转反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，并经所述输入端口耦合至所述两条第一传输光路中的相应第一传输光路，每个偏振分束器的两个输出端口经第二传输光路彼此光耦合，其中，所述相位调制器设置于所述分束器前端或设置于所述两条第一传输光路中之一上或设置于所述两个偏振正交旋转反射装置中之一内，用于对经其所在的光路传输的光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。7.根据方案6所述的连续变量量子密钥分发解码装置，其特征在于，对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由扭转90度的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口输出的光脉冲均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的慢轴传输或均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的快轴传输；或者对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由包含奇数个90度熔接点的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含奇数个90度熔接点的保偏光纤一端的慢轴传输，并且其偏振分束器的两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含奇数个90度熔接点的保偏光纤另一端的快轴传输；或者对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由包含半波片的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含半波片的保偏光纤一端的慢轴传输，并且其偏振分束器的两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含半波片的保偏光纤另一端的快轴传输。8.根据方案6所述的连续变量量子密钥分发解码装置，其特征在于，所述分束器是保偏分束器，所述两条第一传输光路为保偏光纤光路。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续变量量子密钥分发解码方法，用于输入的每个脉冲周期内的、任意偏振态的信号光脉冲和本振光脉冲，所述方法包括：/n对于所述信号光脉冲和本振光脉冲中的每一个光脉冲：/n将该光脉冲经分束器分束为两路光脉冲；以及，/n分别沿两条第一传输光路传输所述两路光脉冲，并将所述两路光脉冲作相对延时后分别经两个偏振正交旋转反射装置反射回所述分束器以由所述分束器合束输出，其中对于所述两路光脉冲中的每路光脉冲，经由相应偏振正交旋转反射装置的反射后，该路光脉冲的两个正交偏振态分别变换成与其正交的偏振态，/n其中，所述两个偏振正交旋转反射装置中之一或每个所述偏振正交旋转反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，并经所述输入端口耦合至所述两条第一传输光路中的相应第一传输光路，每个偏振分束器的两个输出端口经第二传输光路彼此光耦合，/n其中，对分束前的所述本振光脉冲或者在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续变量量子密钥分发解码方法，用于输入的每个脉冲周期内的、任意偏振态的信号光脉冲和本振光脉冲，所述方法包括：
对于所述信号光脉冲和本振光脉冲中的每一个光脉冲：
将该光脉冲经分束器分束为两路光脉冲；以及，
分别沿两条第一传输光路传输所述两路光脉冲，并将所述两路光脉冲作相对延时后分别经两个偏振正交旋转反射装置反射回所述分束器以由所述分束器合束输出，其中对于所述两路光脉冲中的每路光脉冲，经由相应偏振正交旋转反射装置的反射后，该路光脉冲的两个正交偏振态分别变换成与其正交的偏振态，
其中，所述两个偏振正交旋转反射装置中之一或每个所述偏振正交旋转反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，并经所述输入端口耦合至所述两条第一传输光路中的相应第一传输光路，每个偏振分束器的两个输出端口经第二传输光路彼此光耦合，
其中，对分束前的所述本振光脉冲或者在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。


2.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，
对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由扭转90度的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口输出的光脉冲均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的慢轴传输或均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的快轴传输；或者
对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由包含奇数个90度熔接点的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含奇数个90度熔接点的保偏光纤一端的慢轴传输，并且其偏振分束器的两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含奇数个90度熔接点的保偏光纤另一端的快轴传输；或者
对于至少一个包括偏振分束器的偏振正交旋转反射装置：其第二传输光路由包含半波片的保偏光纤形成，其偏振分束器的两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含半波片的保偏光纤一端的慢轴传输，并且其偏振分束器的两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述包含半波片的保偏光纤另一端的快轴传输。


3.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，所述分束器是保偏分束器。


4.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，对于所述两路光脉冲中的每一路光脉冲：
保持该路光脉冲的两个正交偏振态在所述分束器分束至所述相应偏振正交旋转反射装置反射期间保持不变，且在所述相应偏振正交旋转反射装置反射至所述分束器合束期间保持不变。


5.根据权利要求1所述的连续变量量子密钥分发解码方法，其特征在于，
所述信号光脉冲在所述本振光脉冲之前，其中在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中延时较短的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制；或者
所述信号光脉冲在所述本振光脉冲之后，其中在分束至合束的过程中对所述本振光脉冲分束得到的两路光脉冲中延时较长的一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。


6.一种连续变量量子密钥分发解码装置，用于输入的每个脉冲周期内的、任意偏振态的信号光脉冲和本振光脉冲，所述装置包括：分束器、两个偏振正交旋转反射装置、与所述分束器光耦合并分别与所述两个偏振正交旋转反射装置光耦合的两条第一传输光路，以及相位调制器，
其中，对于所述信号光脉冲和本振光脉冲中的每一个光脉冲：
所述分束器用于将该光脉冲分束为两路光脉冲；
所述两条第一传输光路用于分别传输所述两路...

【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：发明
国别省市：北京;11