一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统及方法技术方案

本申请实施例提供一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统及方法，涉及量子保密通信以及光纤通信技术领域。该密钥分发系统，包括第一通信方和第二通信方；第一通信方包括光发射装置和第一光环形器，光发射装置包括激光器、光衰减器，激光器、光衰减器和第一光环形器依次连接，激光器用于产生固定频率的线偏振光并传输至光衰减器，光衰减器用于将线偏振光衰减至单光子量级并传输至第一光环形器；第二通信方包括偏振控制装置和第二光环形器，第二光环形器从第一光环形器接收线偏振光，并发送至偏振控制装置，偏振控制装置用于控制线偏振光的偏振状态。该密钥分发系统可以实现提高保密通信安全性的技术效果。信安全性的技术效果。信安全性的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统及方法


[0001]本申请涉及量子保密通信以及光纤通信
，具体而言，涉及一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，随着网络技术以及通信技术等多种现代化技术的迅速发展，一方面通信信息量呈指数爆炸增长，另一方面通信环境越来越复杂不稳定因素增多，通信安全的问题日益凸显，保密通信成为研究的热点。
[0003]现有技术中，由于量子密钥分发实验大都使用光子作为信息载体(即协议中的量子比特)，SQKD(QUANTUM KEY DISTRIBUTION WITH CLASSICAL ALICE，经典ALICE量子密钥分配)协议中的SIFT(即使用一组固定正交基测量光子，并根据结果重新制备光子发送)操作无法安全实现，因为测量后重发的光子可能处于不同的时间或频率，因此它与CTRL(即直接反射)光子是可以区分的，使窃听者可以在不被发现的情况下获取钥匙的完整信息，从而导致保密通信的安全性难以保证。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统及方法，可以实现提高保密通信安全性的技术效果。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统，包括第一通信方和第二通信方；
[0006]所述第一通信方包括光发射装置和第一光环形器，所述光发射装置包括激光器、光衰减器，所述激光器、所述光衰减器和所述第一光环形器依次连接，所述激光器用于产生固定频率的线偏振光并传输至所述光衰减器，所述光衰减器用于将所述线偏振光衰减至单光子量级并传输至所述第一光环形器；
[0007]所述第二通信方包括偏振控制装置和第二光环形器，所述第二光环形器从所述第一光环形器接收所述线偏振光，并发送至所述偏振控制装置，所述偏振控制装置用于控制所述线偏振光的偏振状态。
[0008]在上述实现过程中，该基于偏振编码的半量子密钥分发系统包括第一通信方和第二通信方，各个部件通过光纤连接，通过偏振控制可安全地实现SIFT操作，不直接测量重发光子，从而克服了现有技术下测量后重发的光子可能处于不同的时间或频率的缺陷，可以实现提高保密通信安全性的技术效果。
[0009]进一步地，所述系统还包括光探测装置，包括依次连接的第一偏振控制器、第一分束器、四分之一波片、第一法拉第旋光器、第一偏振分束器和第一单光子探测器，所述第一偏振控制器与所述第一光环形器连接。
[0010]在上述实现过程中，第一单光子探测器对偏振光进行探测。
[0011]进一步地，所述光探测装置还包括第二单光子探测器，所述第二单光子探测器与
所述第一偏振分束器连接。
[0012]在上述实现过程中，第二单光子探测器对偏振光进行探测。
[0013]进一步地，所述光探测装置还包括依次连接的第二法拉第旋光器、第二偏振分束器、第三单光子探测器，所述第二法拉第旋光器与所述第一分束器连接。
[0014]在上述实现过程中，第三单光子探测器对偏振光进行探测。
[0015]进一步地，所述光探测装置还包括第四单光子探测器，所述第四单光子探测器与所述第二偏振分束器连接。
[0016]在上述实现过程中，第四单光子探测器对偏振光进行探测。
[0017]进一步地，所述偏振控制装置包括第二偏振控制器、第三光环形器、第三偏振分束器、第一相位调制器和第一光延迟线，所述第二偏振控制器、所述第三光环形器和所述第三偏振分束器依次连接，所述第一相位调制器、所述第一光延迟线分别连接所述第三偏振分束器，所述第二偏振控制器与所述第二光环形器连接。
[0018]在上述实现过程中，第三偏振分束器、第一相位调制器和第一光延迟线构成一个Sagnac环，偏振控制装置对线偏振光的偏振状态进行控制，从而实现对线偏振光进行编码，不同的偏振状态代表不同的码。
[0019]进一步地，所述偏振控制装置还包括依次连接的第三法拉第旋光器、第四偏振分束器、第四法拉第旋光器、第四光环形器、第五偏振分束器，所述第三法拉第旋光器连接所述第三光环形器。
[0020]在上述实现过程中，第四偏振分束器将线偏振光分束后，线偏振光分别经过不同的处理路径，从而对不同偏振状态的线偏振光分别进行处理。
[0021]进一步地，所述偏振控制装置还包括依次连接的第五法拉第旋光器和第二分束器，所述第五法拉第旋光器与所述第四偏振分束器连接，所述第二分束器分别与所述第二光环形器、第四光环形器连接。
[0022]在上述实现过程中，第二通信方完成对线偏振光的偏振控制后，线偏振光由第二分束器传输至第一通信方。
[0023]进一步地，所述偏振控制装置还包括第二相位调制器和第二光延迟线，所述第二相位调制器、所述第二光延迟线分别连接所述第四偏振分束器。
[0024]在上述实现过程中，第四偏振分束器、第二相位调制器和第二光延迟线构成另一个Sagnac环，对线偏振光进行调制。
[0025]第二方面，本申请实施例提供了一种基于偏振编码的半量子密钥分发方法，应用于上述任一项所述的基于偏振编码的半量子密钥分发系统，所述方法包括：
[0026]所述第一通信方以固定重复频率产生固定波长的线偏振光，并将所述线偏振光发送至所述第二通信方；
[0027]所述第二通信方生成编码，并根据所述编码调制所述线偏振光的偏振状态，并将调制后的所述线偏振光发送至第二通信方；
[0028]所述第一通信方检测所述线偏振光的偏振状态。
[0029]本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
[0030]为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0032]图1为本申请实施例提供的一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统的结构示意图；
[0033]图2为本申请实施例提供的一种第一通信方的结构示意图；
[0034]图3为本申请实施例提供的一种第二通信方的结构示意图；
[0035]图4为本申请实施例提供的一种基于偏振编码的半量子密钥分发方法的流程示意图；
[0036]图5为本申请实施例提供的另一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统的结构示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振编码的半量子密钥分发系统，其特征在于，包括第一通信方和第二通信方；所述第一通信方包括光发射装置和第一光环形器，所述光发射装置包括激光器、光衰减器，所述激光器、所述光衰减器和所述第一光环形器依次连接，所述激光器用于产生固定频率的线偏振光并传输至所述光衰减器，所述光衰减器用于将所述线偏振光衰减至单光子量级并传输至所述第一光环形器；所述第二通信方包括偏振控制装置和第二光环形器，所述第二光环形器从所述第一光环形器接收所述线偏振光，并发送至所述偏振控制装置，所述偏振控制装置用于控制所述线偏振光的偏振状态。2.根据权利要求1所述的基于偏振编码的半量子密钥分发系统，其特征在于，所述系统还包括光探测装置，包括依次连接的第一偏振控制器、第一分束器、四分之一波片、第一法拉第旋光器、第一偏振分束器和第一单光子探测器，所述第一偏振控制器与所述第一光环形器连接。3.根据权利要求2所述的基于偏振编码的半量子密钥分发系统，其特征在于，所述光探测装置还包括第二单光子探测器，所述第二单光子探测器与所述第一偏振分束器连接。4.根据权利要求2所述的基于偏振编码的半量子密钥分发系统，其特征在于，所述光探测装置还包括依次连接的第二法拉第旋光器、第二偏振分束器、第三单光子探测器，所述第二法拉第旋光器与所述第一分束器连接。5.根据权利要求4所述的基于偏振编码的半量子密钥分发系统，其特征在于，所述光探测装置还包括第四单光子探测器，所述第四单光子探测器与所述第二偏振分束器连接。6.根据权利要求1所述的基于偏振编码的半量子密钥分发系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金东，欧阳嘉俊，韩思宇，魏正军，於亚飞，赵天明，张智明，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：