模块化量子密钥分发系统及相关调制模块和解调模块技术方案

本发明专利技术涉及模块化量子密钥分发系统(100)及相关调制模块和解调模块。该系统包括：光子源模块(20)；调制模块(30)，其与源模块(20)在物理上分离并通过第一光通信信道(FSM)可操作地连接到源模块(20)，并且包括第一偏振稳定器(36)以及第一延迟片(32)和第二延迟片(34)，第一延迟片(32)和第二延迟片(34)设置在第一偏振稳定器(36)下游并由致动器(35)控制；以及接收单元(Rx)，其通过第二光通信信道可操作地连接到调制模块，并包括第二偏振稳定器(42)、设置在第二偏振稳定器(42)下游并由致动器(45)控制的第三延迟片(44)、设置在第三延迟片(44)下游的偏振分束器(46)、以及被配置为检测每个光子的逻辑状态并将检测到的逻辑状态传输给计数寄存器(48)的单光子光电检测器(52)。计数寄存器(48)的单光子光电检测器(52)。计数寄存器(48)的单光子光电检测器(52)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化量子密钥分发系统及相关调制模块和解调模块


[0001]本专利技术涉及量子加密的
具体而言，本专利技术涉及模块化量子密钥分发系统，并涉及相关的调制模块和解调模块。

技术介绍

[0002]量子密钥分发(QKD)是这样一种技术，它使得能够在两个节点(后文称为发射器Tx和接收器Rx)之间共享对称的(即在发射器和接收器中同时实现的比特序列)且无条件安全的(即不能用任何算法解密且没有计算能力的)“密钥”。形容词“量子”指的是这样一个事实，即密钥是用单光子的自旋态(传统上称为偏振态)产生的。
[0003]从量子力学可知，只有粒子处于正确的参考基(可以是直线基、对角基或圆形基)中才能正确地测量粒子的自旋态，否则测量会产生完全随机的值。利用的第二个量子特性是粒子自旋态的不可克隆性。第三个量子特性涉及光以及单光子的产生和其在任何光通信信道(自由空间、光纤或光集成波导)中的传播的可能性。
[0004]基于光子的这些特性，C.H.Bennet和G.Brassard在1984年开发了一种称为BB84的协议，本专利申请中将引用该协议。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.量子密钥分发系统(100；1100)，包括：
‑
光子源模块(20；120；220)；
‑
调制模块(30；130)，与所述源模块(20；120)在物理上分离并通过第一光通信信道(F
SM
)可操作地连接到所述源模块(20；120；220)，所述调制模块(30；130)包括第一偏振稳定器(36；136)、设置在第一偏振稳定器(36；136)下游并由致动器(35；135)控制的第一延迟片(32；132)和第二延迟片(34；134)；以及
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接收单元(Rx)，通过第二光通信信道可操作地连接到所述调制模块(30；130)，并包括第二偏振稳定器(42；142)、设置在第二偏振稳定器(42；142)下游并由致动器(45；145)控制的第三延迟片(44；144)、设置在第三延迟片(44；144)下游的偏振分束器(46；146)和被配置为检测每个光子的逻辑状态并将检测到的逻辑状态传输给计数寄存器(48；148)的单光子光电检测器(52；152)。2.根据权利要求1所述的系统(100；1100)，其中，所述接收单元包括解调模块(40；140)和光电检测模块(50；150)，其中，所述解调模块(40；140)包括第二偏振稳定器(42；142)、所述延迟片(44；144)、用于控制所述延迟片(44；144)的致动器(45；145)、所述偏振分束器(46；146)和所述计数寄存器(48；148)；其中，所述光电检测模块(50；150)包括所述单光子光电检测器(52；152)；并且其中，所述解调模块(40；140)通过第二光通信信道(F
MD
)可操作地连接到所述调制模块(30；130)，而所述光电检测模块(50；150)通过第三光通信信道(F
DF
)可操作地连接到所述解调模块(40；140)。3.根据权利要求2所述的系统(1100)，其中，所述解调模块(140)还包括第四延迟片(149)，其设置在所述延迟片(144)下游并由致动器(143)控制，优选地与所述计数寄存器(148)相关联。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100；1100)，其中，所述源模块(20；120)包括单光子源(22；122)。5.根据权利要求4所述的系统(100；1100)，其中，所述源模块(20；120)还包括光闸(24；124)，其位于所述单光子源(22；122)下游，并且被配置为产生沿同步线(Ls)在所述系统中分发的同步信号。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统(6100)，其中，所述源模块(200)包括参量双光子源(222)。7.根据权利要求6所述的系统(6100)，其中，所述源模块(200)还包括半导体或超导体类型的单光子检测器(224)，其位于所述参量双光子源(222)下游，并被配置为检测离开所述参量双光子源(222)的第二光子、并在输出端产生沿同步线(Ls)在所述系统中分发的同步信号。8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100；1100)，其中，第一、第二和第三光通信信道(F
SM
、F
MD
、F
DF
)由光纤组成。9.根据权利要求2至8中的任一项所述的系统(100；1100)，其中，第三光通信信道包括一对光纤(F
DF
)。10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100；1100)，其中，所述调制模块(30；
130)的第一延迟片(32；132)允许建立通过第一光通信信道(F
SM
)进入所述调制模块(30；130)的每个光子的自旋的基(B)，而第二延迟片(34；134)允许建立产生形成量子密钥的比特逻辑序列的状态或代码(C)。11.根据权利要求2至10中的任一项所述的系统(2100；3100；5100)，包括第二调制模块(30a、30f、30e)和第二解调模块(40b、40c、40d)，它们通过相应的第二、第一和第三光通信信道(F
MDab
、F
MDfc
、F
MDed
、F
SMa
、F
SMf
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：米兰综合工科大学，
类型：发明
国别省市：