一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统及测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统及测试方法，该系统包括：第一装置，用于产生基于不同协议的量子密钥；第一装置包括：激光脉冲源、多协议兼容编码解码单元和性能调节单元，多协议兼容编码解码单元用于进行不同协议的量子态编码与解码，激光脉冲源和性能调节单元分别与多协议兼容高速编码解码单元连接；第二装置，用于检测量子密钥的状态；多协议兼容编码解码单元与第二装置通过光纤连接。本发明专利技术通过对编码芯片和解码芯片的片上器件进行不同配置，从而产生基于BB84相位协议、BB84时间戳

【技术实现步骤摘要】
一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统及测试方法


[0001]本专利技术涉及量子通信
，特别是涉及一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统及测试方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于对保密通信的要求越来越高，量子通信技术尤其是基于量子密钥分发(QKD)的量子保密通信得到了飞速发展，成为了研究和商业化的热点。随着硅光子学研究的深入，QKD系统从光学体器件逐渐走向芯片化，稳定性和实用性也得到了进一步提高。然而目前QKD商业化仍然面临一些挑战，主要问题之一就是目前没有兼容不同主流编解码协议的高速量子密钥分发系统，这大大提高了使用成本。
[0003]因此，亟需设计一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统及测试方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供了一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统及测试方法，该系统可以通过对编码芯片和解码芯片的片上器件进行不同配置，从而快速，安全地产生基于BB84相位协议、BB84时间戳
‑
相位协议、差分相移(DPS)协议及相干态单光路(COW)协议等协议的量子密钥，提高了泛用性和实用性，有利于低成本推广应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统，包括：
[0007]第一装置，用于产生基于不同协议的量子密钥；所述第一装置包括：激光脉冲源、多协议兼容编码解码单元和性能调节单元，所述多协议兼容编码解码单元用于进行不同协议的量子态编码与解码，所述激光脉冲源和所述多协议兼容高速编码解码单元连接，所述性能调节单元与所述多协议兼容编码解码单元连接；
[0008]第二装置，用于检测所述量子密钥的状态；
[0009]所述多协议兼容编码解码单元与所述第二装置通过光纤连接。
[0010]可选地，所述性能调节单元包括温度控制单元，用于控制所述编码与解码单元的工作温度；
[0011]电压控制单元，用于控制所述编码与解码单元的片上器件工作电压，使所述编码与解码单元处于不同量子密钥分发协议工作状态；
[0012]所述温度控制单元与所述编码与解码单元通过物理接触连接，所述电压控制单元与所述编码与解码单元通过导线连接。
[0013]可选地，所述多协议兼容编码解码单元包括：
[0014]多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片，用于进行不同协议的所述量子态编码并将光波脉冲衰减到预设的目标衰减值；
[0015]多协议兼容解码量子密钥分发集成芯片，用于进行不同协议的所述量子态解码；
[0016]所述多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片与所述多协议兼容解码量子密
钥分发集成芯片通过光纤连接。
[0017]可选地，所述多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片包括：
[0018]第一可调光分路器，用于将输入光信号进行可调节分光，配置不同量子密钥分发协议编码需求；
[0019]第二可调光分路器，用于将所述第一可调光分路器输出的光信号进行可调节分光；
[0020]第一光相位调制器，用于对所述第二可调光分路器输出的光信号进行延迟，并进行相位调节；
[0021]第二光相位调制器，用于对所述第一可调光分路器输出的光信号进行相位调节；
[0022]第三可调光分路器，用于将相位调节后的所述第一光相位调制器输出的光信号或者第二光相位调制器输出的光信号进行可调节分光，并制备诱骗态；
[0023]第一输出端，用于将所述第三可调光分路器输出的光信号进行衰减输出和监测；
[0024]所述第一可调光分路器分别与所述第二可调光分路器的一端以及所述第二光相位调制器的一端连接，所述第二可调光分路器的另一端与所述第一光相位调制器的一端连接，所述第一光相位调制器的另一端和所述第二光相位调制器的另一端分别与所述第三可调光分路器的一端连接，所述第三可调光分路器的另一端与所述第一输出端连接。
[0025]可选地，所述第一可调光分路器包括：第一热光调制器、第二热光调制器、第一载流子耗尽调制器和第二载流子耗尽调制器；
[0026]所述第二可调光分路器包括：第三热光调制器、第四热光调制器、第三载流子耗尽调制器和第四载流子耗尽调制器；
[0027]所述第一光相位调制器包括：第五热光调制器、第五载流子耗尽调制器和第三光延迟线；
[0028]所述第二光相位调制器包括：第六热光调制器和第六载流子耗尽调制器；
[0029]所述第三可调光分路器包括：第七热光调制器、第八热光调制器、第七载流子耗尽调制器和第八载流子耗尽调制器；
[0030]所述第一输出端包括：光衰减器、输出端和输出端；
[0031]所述第一热光调制器的一端与所述第一载流子耗尽调制器的一端连接，所述第二热光调制器的一端与所述第二载流子耗尽调制器的一端连接，所述第一载流子耗尽调制器的另一端和所述第二载流子耗尽调制器的另一端均与所述第三热光调制器的一端、所述第四热光调制器的一端和所述第六热光调制器的一端连接，所述第三热光调制器的另一端与所述第三载流子耗尽调制器的一端连接，所述第四热光调制器的另一端与所述第四载流子耗尽调制器的一端连接，所述第三载流子耗尽调制器的另一端和所述第四载流子耗尽调制器的另一端均与所述第三光延迟线的一端连接和所述第五热光调制器的一端连接，所述第五热光调制器的另一端与所述第五载流子耗尽调制器的一端连接，所述第六热光调制器的另一端与所述第六载流子耗尽调制器的一端连接，所述第六载流子耗尽调制器的另一端、所述第三光延迟线的另一端和所述第五载流子耗尽调制器的另一端均与所述第七热光调制器的一端和第八热光调制器的一端连接，所述第七热光调制器的另一端与所述第七载流子耗尽调制器的一端连接，所述第八热光调制器的另一端与所述第八载流子耗尽调制器的一端连接，所述第七载流子耗尽调制器的另一端和所述第八载流子耗尽调制器的另一端均
与所述光衰减器的一端和所述输出端的一端连接，所述光衰减器的另一端与所述输出端的一端连接。
[0032]可选地，所述多协议兼容解码量子密钥分发集成芯片包括：
[0033]第一可调光分路器，用于将所述多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片输出的光信号进行可调节分光，配置不同量子密钥分发协议解码需求；
[0034]第二可调光分路器，用于对所述第一可调光分路器输出的光信号进行可调节分光；
[0035]第三可调光分路器，用于对所述第一可调光分路器输出的光信号进行可调节分光；
[0036]第一光相位调制器，用于对所述第二可调光分路器输出的光信号进行延迟，并进行相位调节；
[0037]第二光相位调制器，用于对所述第三可调光分路器输出的光信号进行延迟，并进行相位调节；
[0038]第四可调光分路器，用于对所述第一光相位调制器输出的光信号进行可调节分光；
[0039]第五可调光分路器，用于对所述第二光相位调制器输出的光信号进行可调节分光；
[0040]第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速多协议编解码的量子密钥分发系统，其特征在于，包括：第一装置，用于产生基于不同协议的量子密钥；所述第一装置包括：激光脉冲源、多协议兼容编码解码单元和性能调节单元，所述多协议兼容编码解码单元用于进行不同协议的量子态编码与解码，所述激光脉冲源和所述多协议兼容高速编码解码单元连接，所述性能调节单元与所述多协议兼容编码解码单元连接；第二装置，用于检测所述量子密钥的状态；所述多协议兼容编码解码单元与所述第二装置通过光纤连接。2.根据权利要求1所述的高速多协议编解码的量子密钥分发系统，其特征在于，所述性能调节单元包括温度控制单元，用于控制所述编码与解码单元的工作温度；电压控制单元，用于控制所述编码与解码单元的片上器件工作电压，使所述编码与解码单元处于不同量子密钥分发协议工作状态；所述温度控制单元与所述编码与解码单元通过物理接触连接，所述电压控制单元与所述编码与解码单元通过导线连接。3.根据权利要求2所述的高速多协议编解码的量子密钥分发系统，其特征在于，所述多协议兼容编码解码单元包括：多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片(2)，用于进行不同协议的所述量子态编码并将光波脉冲衰减到预设的目标衰减值；多协议兼容解码量子密钥分发集成芯片(3)，用于进行不同协议的所述量子态解码；所述多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片(2)与所述多协议兼容解码量子密钥分发集成芯片(3)通过光纤连接。4.根据权利要求3所述的高速多协议编解码的量子密钥分发系统，其特征在于，所述多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片包括：第一可调光分路器(2
‑
1)，用于将输入光信号进行可调节分光，配置不同量子密钥分发协议编码需求；第二可调光分路器(2
‑
2)，用于将所述第一可调光分路器(2
‑
1)输出的光信号进行可调节分光；第一光相位调制器(2
‑
3)，用于对所述第二可调光分路器(2
‑
2)输出的光信号进行延迟，并进行相位调节；第二光相位调制器(2
‑
4)，用于对所述第一可调光分路器(2
‑
1)输出的光信号进行相位调节；第三可调光分路器(2
‑
5)，用于将相位调节后的所述第一光相位调制器(2
‑
3)输出的光信号或者第二光相位调制器(2
‑
4)输出的光信号进行可调节分光，并制备诱骗态；第一输出端，用于将所述第三可调光分路器(2
‑
5)输出的光信号进行衰减输出和监测；所述第一可调光分路器(2
‑
1)分别与所述第二可调光分路器(2
‑
2)的一端以及所述第二光相位调制器(2
‑
4)的一端连接，所述第二可调光分路器(2
‑
2)的另一端与所述第一光相位调制器(2
‑
3)的一端连接，所述第一光相位调制器(2
‑
3)的另一端和所述第二光相位调制器(2
‑
4)的另一端分别与所述第三可调光分路器(2
‑
5)的一端连接，所述第三可调光分路器(2
‑
5)的另一端与所述第一输出端连接。5.根据权利要求4所述的高速多协议编解码的量子密钥分发系统，其特征在于，
所述第一可调光分路器(2
‑
1)包括：第一热光调制器(211)、第二热光调制器(213)、第一载流子耗尽调制器(212)和第二载流子耗尽调制器(214)；所述第二可调光分路器(2
‑
2)包括：第三热光调制器(221)、第四热光调制器(223)、第三载流子耗尽调制器(222)和第四载流子耗尽调制器(224)；所述第一光相位调制器(2
‑
3)包括：第五热光调制器(231)、第五载流子耗尽调制器(232)和第三光延迟线(233)；所述第二光相位调制器(2
‑
4)包括：第六热光调制器(241)和第六载流子耗尽调制器(242)；所述第三可调光分路器(2
‑
5)包括：第七热光调制器(251)、第八热光调制器(253)、第七载流子耗尽调制器(252)和第八载流子耗尽调制器(254)；所述第一输出端包括：光衰减器(2
‑
6)、输出端(2
‑
B)和输出端(2
‑
C)；所述第一热光调制器(211)的一端与所述第一载流子耗尽调制器(212)的一端连接，所述第二热光调制器(213)的一端与所述第二载流子耗尽调制器(214)的一端连接，所述第一载流子耗尽调制器(212)的另一端和所述第二载流子耗尽调制器(214)的另一端均与所述第三热光调制器(221)的一端、所述第四热光调制器(223)的一端和所述第六热光调制器(241)的一端连接，所述第三热光调制器(221)的另一端与所述第三载流子耗尽调制器(222)的一端连接，所述第四热光调制器(223)的另一端与所述第四载流子耗尽调制器(224)的一端连接，所述第三载流子耗尽调制器(222)的另一端和所述第四载流子耗尽调制器(224)的另一端均与所述第三光延迟线(233)的一端连接和所述第五热光调制器(231)的一端连接，所述第五热光调制器(231)的另一端与所述第五载流子耗尽调制器(232)的一端连接，所述第六热光调制器(241)的另一端与所述第六载流子耗尽调制器(242)的一端连接，所述第六载流子耗尽调制器(242)的另一端、所述第三光延迟线(233)的另一端和所述第五载流子耗尽调制器(232)的另一端均与所述第七热光调制器(251)的一端和第八热光调制器(253)的一端连接，所述第七热光调制器(251)的另一端与所述第七载流子耗尽调制器(252)的一端连接，所述第八热光调制器(253)的另一端与所述第八载流子耗尽调制器(254)的一端连接，所述第七载流子耗尽调制器(252)的另一端和所述第八载流子耗尽调制器(254)的另一端均与所述光衰减器(2
‑
6)的一端和所述输出端(2
‑
C)的一端连接，所述光衰减器(2
‑
6)的另一端与所述输出端(2
‑
B)的一端连接。6.根据权利要求3所述的高速多协议编解码的量子密钥分发系统，其特征在于，所述多协议兼容解码量子密钥分发集成芯片包括：第一可调光分路器(3
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1)，用于将所述多协议兼容高速编码量子密钥分发集成芯片输出的光信号进行可调节分光，配置不同量子密钥分发协议解码需求；第二可调光分路器(3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：游金，潘盼，张钰晗，贾中华，安韦操，汤郑平，
申请(专利权)人：安庆师范大学，
类型：发明
国别省市：