一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，包括以下步骤：光脉冲进行一次偏振态旋转，得到第一偏振光；第一偏振光经过第一

【技术实现步骤摘要】
一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法及系统


[0001]本专利技术涉及量子通信的
，具体涉及一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法及系统
。

技术介绍

[0002]量子密钥分发允许远距离的通信双方进行绝对安全的通信，目前量子密钥分发多采用偏振编码
。
偏振编码因其简单的编码操作被广泛应用于各种链路，然而偏振控制器复杂且不稳定，会严重影响通信的质量；另外，偏振态在光纤中易受双折射效应影响产生偏振漂移
。
因此，为了保证系统的稳定性，大多数偏振编码的量子密钥分发系统都需要偏振补偿模块对系统中的偏振态进行校准，从而导致了偏振编码的量子密钥分发系统比较复杂
。
[0003]当前一些偏振编码的量子密钥分发系统普遍通过采用多个激光器来解决偏振控制器的问题，遗憾的是多个激光器会带来安全漏洞
。
于是单个激光器加上相位调制器调制偏振的方案被提出，从
MZ
结构到
Sagnac
结构，目前已经可以利用
Saganc
环结构产生部分偏振态
。
因为
Sagnac
环结构的相位调制偏振方案只能产生
45
°
、135
°
、
左旋圆
、
右旋圆四种偏振态，所以在解码时还需要加入另外的偏振调制器进行解调，导致相位调制偏振的量子密钥分发系统比较复杂
、
稳定性比较差
。
[0004]因此，需要对现有的量子密钥分发系统进行改进，提出一种稳定性更好的量子密钥分发方案
。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有的量子密钥分发技术稳定性比较差的技术问题，提供一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法及系统
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，包括以下步骤：
[0008]光脉冲在
Alice
端产生并进行一次偏振态旋转，得到第一偏振光；第一偏振光经过第一
Sagnac
环进行偏振调制后进行一次偏振态旋转，得到第二偏振光；
[0009]第二偏振光通过信道从
Alice
端传输到
Bob
端后进行一次偏振态旋转，得到第三偏振光；第三偏振光经过第二
Sagnac
环进行偏振调制后进行一次偏振态旋转，得到第四偏振光；
[0010]第四偏振光经过偏振分束器
PBS3
进行解码，并由单光子探测器
D1
和单光子探测器
D2
进行探测响应
。
[0011]优选的，所述光脉冲为水平偏振光
。
[0012]优选的，所述偏振态旋转具体为将偏振态旋转
45
°
。
[0013]优选的，所述第一
Sagnac
环包括偏振分束器
PBS1、
相位调制器
PM1
和旋转器
Rototar1
；
[0014]第一偏振光经过偏振分束器
PBS1
分为第一水平偏振光和第一垂直偏振光；其中，
第一水平偏振光顺时针依次经过相位调制器
PM1
和旋转器
Rototar1
后回到偏振分束器
PBS1
，第一垂直偏振光逆时针依次经过旋转器
Rototar1
和相位调制器
PM1
后回到偏振分束器
PBS1
；第一水平偏振光和第一垂直偏振光回到偏振分束器
PBS1
后进行合束
。
[0015]优选的，所述第二
Sagnac
环包括偏振分束器
PBS2、
相位调制器
PM2
和旋转器
Rototar2
；
[0016]第三偏振光偏振光经过偏振分束器
PBS2
分为第二水平偏振光和第二垂直偏振光；其中，第二水平偏振光顺时针依次经过相位调制器
PM2
和旋转器
Rototar2
后回到偏振分束器
PBS2
，第二垂直偏振光逆时针依次经过旋转器
Rototar2
和相位调制器
PM2
后回到偏振分束器
PBS2
；第二水平偏振光和第二垂直偏振光回到偏振分束器
PBS2
后进行合束
。
[0017]优选的，根据相位调制器
PM1
或相位调制器
PM2
加载的相位不同，合束得到的光脉冲具有不同的偏振态，具体如下：
[0018]加载0相位时，合束得到的光脉冲为
45
度线偏振光；
[0019]加载
π
相位时，合束得到的光脉冲为
135
度线偏振光；
[0020]加载
π
/2
相位时，合束得到的光脉冲为左旋圆偏振光；
[0021]加载3π
/2
相位时，合束得到的光脉冲为右旋圆偏振光
。
[0022]优选的，根据合束得到的光脉冲的偏振态不同，对应得到的第二偏振光或第四偏振光具有不同的偏振态，具体如下：
[0023]当合束得到的光脉冲的偏振态为
45
°
偏振态时，对应得到的第二偏振光或第四偏振光为水平偏振光；
[0024]当合束得到的光脉冲的偏振态为
135
°
偏振态时，对应得到的第二偏振光或第四偏振光为垂直偏振光；
[0025]当合束得到的光脉冲的偏振态为左旋圆偏振态时，对应得到的第二偏振光或第四偏振光为右旋圆偏振光；
[0026]当合束得到的光脉冲的偏振态为左旋圆偏振态时，对应得到的第二偏振光或第四偏振光为左旋圆偏振光
。
[0027]优选的，在光脉冲进入法拉第旋转器
FR1
前，还包括对光脉冲进行强度调制
。
[0028]优选的，在第二偏振光通过信道从
Alice
端传输到
Bob
端之前，还包括将第二偏振光衰减为单光子水平
。
[0029]一种相位调制偏振编码的量子密钥分发系统，用于实现所述的一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，包括
Alice
端和
Bob
端；
[0030]所述
Alice
端包括激光器
Laser、
强度调制器
IM1、
环形器
Cir1、
法拉第旋转器
FR1、
第一
Sagnac
环和衰减器
ATT
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，其特征在于，包括以下步骤：光脉冲在
Alice
端产生并进行一次偏振态旋转，得到第一偏振光；第一偏振光经过第一
Sagnac
环进行偏振调制后进行一次偏振态旋转，得到第二偏振光；第二偏振光通过信道从
Alice
端传输到
Bob
端后进行一次偏振态旋转，得到第三偏振光；第三偏振光经过第二
Sagnac
环进行偏振调制后进行一次偏振态旋转，得到第四偏振光；第四偏振光经过偏振分束器
PBS3
进行解码，并由单光子探测器
D1
和单光子探测器
D2
进行探测响应
。2.
根据权利要求1所述的一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，其特征在于，所述光脉冲为水平偏振光
。3.
根据权利要求2所述的一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，其特征在于，所述偏振态旋转具体为将偏振态旋转
45
°
。4.
根据权利要求1所述的一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，其特征在于，所述第一
Sagnac
环包括偏振分束器
PBS1、
相位调制器
PM1
和旋转器
Rototar1
；第一偏振光经过偏振分束器
PBS1
分为第一水平偏振光和第一垂直偏振光；其中，第一水平偏振光顺时针依次经过相位调制器
PM1
和旋转器
Rototar1
后回到偏振分束器
PBS1
，第一垂直偏振光逆时针依次经过旋转器
Rototar1
和相位调制器
PM1
后回到偏振分束器
PBS1
；第一水平偏振光和第一垂直偏振光回到偏振分束器
PBS1
后进行合束
。5.
根据权利要求1所述的一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，其特征在于，所述第二
Sagnac
环包括偏振分束器
PBS2、
相位调制器
PM2
和旋转器
Rototar2
；第三偏振光偏振光经过偏振分束器
PBS2
分为第二水平偏振光和第二垂直偏振光；其中，第二水平偏振光顺时针依次经过相位调制器
PM2
和旋转器
Rototar2
后回到偏振分束器
PBS2
，第二垂直偏振光逆时针依次经过旋转器
Rototar2
和相位调制器
PM2
后回到偏振分束器
PBS2
；第二水平偏振光和第二垂直偏振光回到偏振分束器
PBS2
后进行合束
。6.
根据权利要求4或5所述的一种相位调制偏振编码的量子密钥分发方法，其特征在于，根据相位调制器
PM1
或相位调制器
PM2
加载的相位不同，合束得到的光脉冲具有不同的偏振态，具体如下：加载0相位时，合束得到的光脉冲为
45
度线偏振光；加载
π
相位时，合束得到的光脉冲为
135
度线偏振光；加载
π
/2

【专利技术属性】
技术研发人员：郭邦红，王鹏程，谢欢文，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：