一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，所述光源分别生成有量子光和纠偏参考光，其输出端连接至偏振编码模块；所述偏振编码模块用于对光源产生的量子光及参考光进行偏振编码后经量子信道被传递至接收端的纠偏模块；所述偏模块用于纠正信道偏振的变化模块，其输出端连接偏振解码模块；所述偏振解码模块用于接收端的偏振态解码，其输出端连接单光子探测器，所述单光子探测器用于参考光的探测，探测计数将送入偏振控制模块；所述偏振控制模块用于对参考光计数统计，依据统计结果实时对纠偏模块进行纠偏控制。采用发送端设置参考光为纠偏提供参考，同时参考光的使用不占用系统量子密钥分发时间。使用不占用系统量子密钥分发时间。使用不占用系统量子密钥分发时间。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统


[0001]本专利技术涉及量子通信领域，特别涉及一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统。

技术介绍

[0002]在长距离光纤通信中，由于光纤本身的缺陷，所受外力，扭曲以及环境，温度对光纤的影响等原因，会导致在光纤中传输的偏振态的改变，产生偏振模色散，使其输出不再是所需要的线偏振态，而有可能是椭圆偏振态。在偏振编码的量子密钥分发系统中，接收到的偏振态与本地检测出的偏振态的一致程度直接影响到最终的结果，所以需要专门的器件，也就是纠偏模块来对接收到的偏振态进行控制补偿，使其能够达到最理想的状态。目前纠偏主要利用量子光的计数或者占用系统运行时间，这两者均会影响偏振编码的量子密钥分发系统最终生成安全密钥率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，解决现有技术的纠偏会存在暂用系统时间或利用量子光计数的缺陷，提供一种新的解决方案。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，包括发送端和接收端，其中发送端包括光源、偏振编码模块；所述接收端包括纠偏模块、偏振解码模块、单光子探测器、偏振控制模块和量子态测量模块；所述光源分别生成有量子光和纠偏参考光，其输出端连接至偏振编码模块；所述偏振编码模块用于对光源产生的量子光及参考光进行偏振编码后经量子信道被传递至接收端的纠偏模块；
[0005]所述偏模块用于纠正信道偏振的变化模块，其输出端连接偏振解码模块；所述偏振解码模块用于接收端的偏振态解码，其输出端连接单光子探测器，所述单光子探测器用于参考光的探测，探测计数将送入偏振控制模块；
[0006]所述偏振控制模块用于对参考光计数统计，依据统计结果实时对纠偏模块进行纠偏控制。
[0007]所述光源采用时分复用方式在时域上交错生成量子光和参考光并在时域上交错进入后一级的偏振编码模块。
[0008]所述偏振编码模块采用归零码编码方式，保证参考光的偏振态一致性；其与归零码编码驱动模块连接，归零码编码驱动模块用于对编码信息转换为归零码并调制到相应电压，驱动偏振编码模块进行编码。
[0009]所述纠偏控制模块根据参考光的计数来对信道的偏振和信道衰减变化做监控进而通过纠偏模块来纠正补偿衰减。
[0010]所述偏振控制模块与光源连接，所述偏振控制模块用于根据信道距离来设置调节参考光的光强大小。
[0011]所述光源分别通过参考光激光器、量子光激光器来生成参考光和量子光，所述参开光激光器通过延时线连接至光分束器BS，所述量子光激光器连接至光分束器BS，量子光和参考光通过BS完成合束；所述延时线用于实现对参考光进行延时从而实现时域上与量子时分复用。
[0012]所述量子光和参考光均通过量子光激光器来实现，通过驱动幅度的变化实现量子光和参考光的区分；同时量子光激光器触发的频率提升一倍。这里是指量子光生成频率的两倍，1份是量子光，1份是参考光。
[0013]采用量子光激光器实现量子光和参考光的实现，所述量子激光器的输出都安连接至强度调制器，所述强度调制器的输出端输出参考光和量子光；所述强度调制器用于通过驱动幅度的交替变化实现驱动强度调制器输出参考光和量子光。
[0014]经过纠偏模块纠偏后的量子光输入光分束器BS分束后进入上下两臂，上臂通过偏振分束器PBS后由单光子探测器测量相应偏振态的量子光；用于参考光探测的单光子探测器为门控频率提升一倍的单光子探测器，参考光探测计数时分传给偏振控制模块，由偏振控制模块实施偏振控制和参考光强控制，此单光子探测器另一半时间的探测计数，将做为量子光偏振态测试结果进入后级处理；
[0015]下臂通过1/4波片和PBS后由单光子探测器测量相应偏振态的量子光。偏振编码协议中，加载的偏振信息不同，到达的单光子探测器的序号就不同，所以对于随机偏振编码的QKD系统而言，接收端的四个探测器，在探测器指标差不多的情况下，计数率应该也是差不多的，所以下臂同样需要有探测。
[0016]采用归零编码时，对量子光偏振态做编码，参考光偏振态不调制，且量子光偏振态与参考光偏振态保持一致。
[0017]本专利技术的优点在于：在量子密钥分发过程中引入可调强度的参考光，采用时分复用的技术，在不占用系统量子密钥分发时间的同时，可根据接收端单光子计数率配置参考光强，提升纠偏的准确性和速度；此外此方案的优势可以在只提升量子光发光频率及单光子探测器门控频率的基础上，不再增加其他成本，更易于实际应用的推广。
附图说明
[0018]下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0019]图1为本专利技术方案整体架构图；
[0020]图2为本专利技术光源组成图；
[0021]图3为本专利技术光源实施例图；
[0022]图4为本专利技术光源最优实施例图；
[0023]图5为本专利技术光源最优实施例图；
[0024]图6为本专利技术偏振解码和测量最优实施例图；
[0025]图7为本专利技术不归零编码时序图.
具体实施方式
[0026]下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0027]本专利通过时分引入一个参考光，纠偏过程不仅不占用系统运行时间，且可以根据传输距离调整参考光，达到更好纠偏效果，此外，在最优的实施例中系统不用增加硬件成本，可以在现有系统中直接升级改造。
[0028]如图1所示，本方案中一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发方案，包括：发送端和接收端；
[0029]其中发送端包括光源、偏振编码模块、归零码编码驱动模块；接收端包括纠偏模块、偏振解码模块、单光子探测器、偏振控制模块和量子态测量模块。
[0030]接收端和发送端之间通过量子信道进行量子光信号的传输。量子信道指光纤信道，用于将编码后的量子光发送至接收端。
[0031]光源生成量子光和纠偏参考光，并连接偏振编码模块；偏振编码模块，连接归零码编码驱动模块和量子信道；归零码编码驱动模块连接偏振编码模块；量子信道用于连接发送端和接收端；纠偏模块连接量子信道和偏振解码模块；偏振控制模块连接纠偏模块和单光子探测器；所述偏振解码模块连接纠偏模块、量子态测量模块和单光子探测器；所述量子态测量模块连接偏振解码模块；单光子探测器连接偏振解码模块和偏振控制模块；
[0032]光源是指生成量子光和纠偏参考光的模块，通过时分方式，在时域上交错进入后级模块；偏振编码模块用于发送端的偏振态编码，在方案中为了不对参考光的偏振态造成影响，采用归零码编码方式，保证参考光的偏振态一致性，确保接收端用于纠偏的单光子探测器计数稳定性。
[0033]归零码编码驱动模块用于对编码信息转换为归零码并调制到相应电压，驱动偏振编码模块；纠偏模块是指用于纠正信道偏振的变化模块；偏振解码模块用于接收端的偏振态解码；单光子探测器为门控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，其特征在于：包括发送端和接收端，其中发送端包括光源、偏振编码模块；所述接收端包括纠偏模块、偏振解码模块、单光子探测器、偏振控制模块和量子态测量模块；所述光源分别生成有量子光和纠偏参考光，其输出端连接至偏振编码模块；所述偏振编码模块用于对光源产生的量子光及参考光进行偏振编码后经量子信道被传递至接收端的纠偏模块；所述偏模块用于纠正信道偏振的变化模块，其输出端连接偏振解码模块；所述偏振解码模块用于接收端的偏振态解码，其输出端连接单光子探测器，所述单光子探测器用于参考光的探测，探测计数将送入偏振控制模块；所述偏振控制模块用于对参考光计数统计，依据统计结果实时对纠偏模块进行纠偏控制。2.如权利要求1所述的一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，其特征在于：所述光源采用时分复用方式在时域上交错生成量子光和参考光并在时域上交错进入后一级的偏振编码模块。3.如权利要求2所述的一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，其特征在于：所述偏振编码模块采用归零码编码方式，保证参考光的偏振态一致性；其与归零码编码驱动模块连接，归零码编码驱动模块用于对编码信息转换为归零码并调制到相应电压，驱动偏振编码模块进行编码。4.如权利要求1
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3任一所述的一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，其特征在于：所述纠偏控制模块根据参考光的计数来对信道的偏振和信道衰减变化做监控进而通过纠偏模块来纠正补偿衰减。5.如权利要求1
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3任一所述的一种自适应纠偏补偿的偏振编码量子密钥分发系统，其特征在于：所述偏振控制模块与光源连接，所述偏振控制模块用于根据信道距离来设置调节参考光的光强大小。6.如权利要求1
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3任一所述的一种自适应纠偏补偿的偏振编...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝鹏磊，陈曹萍，李风雨，刘树峰，
申请(专利权)人：安徽问天量子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：