量子密钥分发装置、方法及系统制造方法及图纸

一种量子密钥分发装置、方法及系统。该装置包括：光源模块、强度调制器和衰减器；光源模块与强度调制器连接，用于生成连续的光脉冲对，光脉冲对中两个光脉冲的相位差为零，且相邻的光脉冲对之间相位差随机；强度调制器，用于调制各个光脉冲对强度，得到量子信号。该量子信号包括6种状态、4种强度的信号；衰减器与强度调制器连接，用于将量子信号的光强衰减至单光子强度。本申请中，通过对光源模块输出的脉冲对进行强度调制，来完成时间编码以及诱骗态和真空态的调制。相较于相关技术中的7种状态、5种强度的调制需求，强度调制器调制的是6种状态、4种强度的信号，减少了所要调制的状态及强度，降低了系统复杂度和装置运行的处理开销。销。销。

【技术实现步骤摘要】
量子密钥分发装置、方法及系统


[0001]本申请涉及量子通信
，特别涉及一种量子密钥分发装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着量子通信技术不断发展，量子密钥分发(Quantum Key Distribution)系统也越来越受人们重视。
[0003]在相关技术中，最常用的QKD协议是BB84协议。此外，该协议已被证明可以抵御最普通的攻击。此外，现有的QKD协议还包括三态协议(three-state protocal)和简化版BB84协议(Simplified BB84 Protocal)等。相较于，BB84协议中需要4种编码状态，三态协议和简化版BB84协议中只需要3中编码状态即可。目前，针对三态协议下的时间相位编码，QKD系统的发生机需要调制3中编码状态中各个编码状态对应的诱骗态信号和实际的信号态信号，以及真空态信号总共7种强度状态的信号。
[0004]相关技术中三态协议下的时间相位编码，相较于BB84协议下所需的4种编码状态，虽然减少了一种编码状态，但仍然需要调制7种状态、5种强度的信号，导致系统复杂度过高，运行的处理开销过大。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种量子密钥分发装置、方法及系统，可用于解决相关技术中时间相位编码需要调制7种状态、5种强度的信号，导致系统复杂度过高，运行的处理开销过大的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种量子密钥分发装置，所述装置包括：光源模块、强度调制器和衰减器；
[0007]所述光源模块与所述强度调制器连接，用于生成连续的光脉冲对，所述光脉冲对中两个光脉冲的相位差为零，且相邻的所述光脉冲对之间相位差随机；
[0008]所述强度调制器，用于调制各个光脉冲对强度，得到以下任一量子信号：第一时间态信号、第二时间态信号、第一诱骗态信号、第二诱骗态信号、第三诱骗态信号和真空态信号，所述第一时间态信号、所述第二时间态信号、所述第一诱骗态信号和所述第二诱骗态信号基于时间基准，所述第三诱骗态信号基于相位基准；
[0009]所述衰减器与所述强度调制器连接，用于将所述量子信号的光强衰减至单光子强度。
[0010]可选地，所述光源模块包括：主激光器、从激光器和环形器；
[0011]所述环形器的第一端口与所述主激光器连接，所述环形器的第二端口与所述从激光器连接，所述环形器的第三端口与所述强度调制器连接，所述从激光器是指未注入锁定时输出等时间间隔且相位随机的第一脉冲序列的激光器；
[0012]所述主激光器，用于生成等时间间隔的第二脉冲序列，所述第二脉冲序列中的各个脉冲的相位随机，且所述第二脉冲的脉宽大于所述第一脉冲序列中一对脉冲的时长；
[0013]所述环形器，用于将所述第二脉冲序列注入所述从激光器；
[0014]所述从激光器，用于根据注入的所述第二脉冲序列，生成所述连续的光脉冲对。
[0015]可选地，所述光源模块包括：主激光器、从激光器、环形器和不等臂干涉仪；
[0016]所述不等臂干涉仪的第一分束器与所述主激光器连接，所述不等臂干涉仪的第二分束器与所述环形器的第一端口连接，所述环形器的第二端口与所述从激光器连接，所述环形器的第三端口与所述强度调制器连接，所述从激光器是指未注入锁定时输出等时间间隔且相位随机的第一脉冲序列的激光器；
[0017]所述主激光器，用于生成等时间间隔的第三脉冲序列，所述第三脉冲序列中的各个脉冲的相位随机，且所述第三脉冲的脉宽大于所述第一脉冲序列中脉冲的脉宽；
[0018]所述不等臂干涉仪，用于将所述第三脉冲序列中的各个脉冲干涉生成脉冲对，所述脉冲对中的两个脉冲的相位差为零；
[0019]所述环形器，用于将连续的所述脉冲对注入所述从激光器；
[0020]所述从激光器，用于根据注入的连续的所述脉冲对，生成所述连续的光脉冲对。
[0021]可选地，所述从激光器包括：内部强度调制器、内部相位调制器和内置激光器，所述内置激光器与所述内部强度调制器连接，所述内部强度调制器与所述内部相位调制器连接；
[0022]所述内置激光器用于输出连续光；
[0023]所述内部强度调制器，用于调制所述连续光，生成多个连续的短脉冲；
[0024]所述内部相位调制器，用于随机调制所述连续的短脉冲之间的相位差。
[0025]可选地，所述从激光器为电吸收激光器；
[0026]所述连续的光脉冲对包括：所述第一时间态信号、所述第二时间态信号、所述第一诱骗态信号、所述第二诱骗态信号、所述第三诱骗态信号和待调制信号，所述待调制信号为相位差为零、强度小于第三诱骗态信号的强度的光脉冲对；
[0027]所述强度调制器用于将所述待调制信号的强度衰减至零，得到所述真空态信号。
[0028]可选地，所述强度调制器，用于：
[0029]将所述光脉冲对的第一个光脉冲的强度衰减至零，得到所述第一时间态信号；
[0030]或者，
[0031]将所述光脉冲对的第二个光脉冲的强度衰减至零，得到所述第二时间态信号；
[0032]或者，
[0033]将所述光脉冲对的所述第一个光脉冲的强度衰减至零，并将所述第二个光脉冲的强度衰减至第一脉冲强度，得到所述第一诱骗态信号；
[0034]或者，
[0035]将所述光脉冲对的所述第二个光脉冲的强度衰减至零，并将所述第一个光脉冲的强度衰减至所述第一脉冲强度，得到所述第二诱骗态信号；
[0036]或者，
[0037]将所述光脉冲对的所述第一个光脉冲和所述第二个光脉冲的强度衰减至第二脉冲强度，得到所述第三诱骗态信号；
[0038]或者，
[0039]将所述光脉冲对的所述第一个光脉冲和所述第二个光脉冲的强度衰减至零，得到
所述真空态信号。
[0040]可选地，所述强度调制器，用于：
[0041]根据量子随机数随机地将单个周期内的光脉冲对调制为所述第一时间态信号、所述第二时间态信号、所述第一诱骗态信号、所述第二诱骗态信号、所述第三诱骗态信号和所述真空态信号中的任一量子信号。
[0042]第二方面，本申请实施例提供一种量子密钥分发方法，可以由上述第一方面所述的装置实施，所述方法包括：
[0043]生成连续的光脉冲对，所述光脉冲对中两个光脉冲的相位差为零，且相邻的所述光脉冲对之间相位差随机；
[0044]调制各个光脉冲对强度，得到以下任一量子信号：第一时间态信号、第二时间态信号、第一诱骗态信号、第二诱骗态信号、第三诱骗态信号和真空态信号，所述第一时间态信号、所述第二时间态信号、所述第一诱骗态信号和所述第二诱骗态信号基于时间基准，所述第三诱骗态信号基于相位基准；
[0045]衰减所述量子信号的光强至单光子强度。
[0046]第三方面，本申请实施例提供一种量子密钥分发系统，所述系统包括发射机和接收机，所述发射机包括如上述第一方面所述的装置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发装置，其特征在于，所述装置包括：光源模块、强度调制器和衰减器；所述光源模块与所述强度调制器连接，用于生成连续的光脉冲对，所述光脉冲对中两个光脉冲的相位差为零，且相邻的所述光脉冲对之间相位差随机；所述强度调制器，用于调制各个光脉冲对强度，得到以下任一量子信号：第一时间态信号、第二时间态信号、第一诱骗态信号、第二诱骗态信号、第三诱骗态信号和真空态信号，所述第一时间态信号、所述第二时间态信号、所述第一诱骗态信号和所述第二诱骗态信号基于时间基准，所述第三诱骗态信号基于相位基准；所述衰减器与所述强度调制器连接，用于将所述量子信号的光强衰减至单光子强度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源模块包括：主激光器、从激光器和环形器；所述环形器的第一端口与所述主激光器连接，所述环形器的第二端口与所述从激光器连接，所述环形器的第三端口与所述强度调制器连接，所述从激光器是指未注入锁定时输出等时间间隔且相位随机的第一脉冲序列的激光器；所述主激光器，用于生成等时间间隔的第二脉冲序列，所述第二脉冲序列中的各个脉冲的相位随机，且所述第二脉冲的脉宽大于所述第一脉冲序列中一对脉冲的时长；所述环形器，用于将所述第二脉冲序列注入所述从激光器；所述从激光器，用于根据注入的所述第二脉冲序列，生成所述连续的光脉冲对。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源模块包括：主激光器、从激光器、环形器和不等臂干涉仪；所述不等臂干涉仪的第一分束器与所述主激光器连接，所述不等臂干涉仪的第二分束器与所述环形器的第一端口连接，所述环形器的第二端口与所述从激光器连接，所述环形器的第三端口与所述强度调制器连接，所述从激光器是指未注入锁定时输出等时间间隔且相位随机的第一脉冲序列的激光器；所述主激光器，用于生成等时间间隔的第三脉冲序列，所述第三脉冲序列中的各个脉冲的相位随机，且所述第三脉冲的脉宽大于所述第一脉冲序列中脉冲的脉宽；所述不等臂干涉仪，用于将所述第三脉冲序列中的各个脉冲干涉生成脉冲对，所述脉冲对中的两个脉冲的相位差为零；所述环形器，用于将连续的所述脉冲对注入所述从激光器；所述从激光器，用于根据注入的连续的所述脉冲对，生成所述连续的光脉冲对。4.根据权利要求2或3任一项所述的装置，其特征在于，所述从激光器包括：内部强度调制器、内部相位调制器和内置激光器，所述内置激光器与所述内部强度调制器连接，所述内部强度调制器与所述内部相位调制器连接；所述内置激光器用于输出连续光；所述内部强度调制器，用于调制所述连续光，生成多个连续的短脉冲；所述内部相位调制器，用于随机调制所述连续的短脉冲之间的相位差。5.根据权利要求2或3任一项所述的装置，其特征在于，所述从激光器为电吸收激光器；所述连续的光脉冲对包括：所述第一时间态信号、所述第二时间态信号、所述第一诱骗态信号、所述第二诱骗态信号、所述第三诱骗态信号和待调制信号，所述待调制信号为相位
差为零、强度小于第三诱骗态信号的强度的光脉冲对；所述强度调制器用于将所述待调制信号的强度衰减至零，得到所述真空态信号。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述强度调制器，用于：将所述光脉冲对的第一个光脉冲的强度衰减至零，得到所述第一时间态信号；或者，将所述光脉冲对的第二个光脉冲的强度衰减至零，得到所述第二时间态信号；或者，将所述光脉冲对的所述第一个光脉冲的强度衰减至零，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClH零四L九零八，
申请(专利权)人：北京中创为南京量子通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：