【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子通信，特别涉及一种基于非平衡基矢比例可调结构的量子通信系统和方法。
技术介绍
1、由于原始的bb84协议就是按照相同比例假设的，因此目前量子密钥分发普遍使用的是平衡基矢的方案，即xyz基矢的比例一样。
2、但是由于实际情况复杂多变，采用平衡基矢的方案成码率往往较低，对此目前已有研究，使用非平衡基矢的方法可以显著提高密钥的成码率。
3、然而，现有的非平衡基矢往往无法适应光源和探测器的性能参数不一以及老化，更无法适应光纤路径变化导致的衰减变化。
4、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，可提高密钥的成码率，且更加适应光源和探测器的性能参数不一以及老化，以及更加适应光纤路径变化导致的衰减变化，基于该系统，本专利技术还提供了一种基于非平衡比例可调的量子通信方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，包括发射机和接收机，所述发射机用于生成光脉冲，通过两个基矢对应的两个时间态以及两个相位态对光脉冲进行时间相位编码，两个基矢包括x基矢和z基矢，x基矢对应两个相位态，两个相位态包括相位差0和相位差π，z基矢对应两个时间态，两个时间态包括前脉冲和后脉冲；所述发射机包括：第一激光器、第二激光器、第三激光机、不等臂干涉仪、等臂干涉仪、第一移相器ps1和强度调制器i m；其中，所述第一激光器输出的脉冲和所述第二激光器输出的脉冲分别进
3、进一步，所述第一激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的反射臂，所述第二激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的直通臂；或所述第一激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的直通臂，所述第二激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的反射臂。
4、进一步，所述接收机包括：第一迈克尔逊干涉仪、第二迈克尔逊干涉仪、第一探测器d1、第二探测器d2、第三探测器d3、第四探测器d4和分束器bs；所述第一迈克尔逊干涉仪为等臂干涉仪；所述第二迈克尔逊干涉仪为不等臂干涉仪；所述第一迈克尔逊干涉仪输出两路脉冲分别进入所述第二迈克尔逊干涉仪和所述分束器bs的输入端；所述第二迈克尔逊干涉仪输出两路脉冲分别进入所述第一探测器d1和所述第二探测器d2的输入端，所述第一探测器d1和所述第二探测器d2用于x基矢的解码；所述第二分束器bs1输出两路脉冲分别进入所述第三探测器d3和所述第四探测器d4的输入端，所述第三探测器d3和所述第四探测器d4用于z基矢的解码。
5、进一步，所述接收机还包括：第二移相器ps2，所述第二移相器ps2配置于所述第一迈克尔逊干涉仪中的任意一臂上。
6、进一步，所述接收机还包括：第三移相器ps3，所述第三移相器ps3配置于所述第二迈克尔逊干涉仪中的任意一臂上。
7、进一步，所述第三探测器d3和所述第四探测器d4为门控探测器。
8、为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种基于非平衡比例可调的量子通信方法，基于本专利技术提供的所述的系统，包括如下步骤：控制所述第一激光器输出脉冲进入所述不等臂干涉仪的输入端，用于输出相位差为0(或π)的一对脉冲；控制所述第二激光器输出脉冲进入所述不等臂干涉仪的输入端，用于输出相位差为π(或0)的一对脉冲；控制所述第三激光器的时序，用于输出具有时间差的前脉冲和后脉冲；控制所述第一移相器ps1的输入电压，实现所述第一移相器ps1的输出相位，进而实现x基矢和z基矢编码输出的光强比例；和/或控制所述第二移相器ps2的输入电压，实现所述第二移相器ps2的输出相位，进而实现所述第一迈克尔逊干涉仪输出的x基矢和z基矢解码的光强比例。
9、进一步，还包括如下步骤：通过所述第二迈克尔逊干涉仪的干涉将x基矢进行解码，相位差为0(或π)的一对脉冲进入所述第一探测器d1进行光电转换，相位差为π(或0)的一对脉冲进入所述第二探测器d2进行光电转换；所述第二分束器bs1输出两路脉冲分别进入所述第三探测器d3和所述第四探测器d4进行光电解码，将z基矢进行解码。
10、本专利技术提供了一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，具有如下有益效果：
11、1、发射机的工作原理如下：控制所述第一激光器输出脉冲进入所述不等臂干涉仪的输入端，由于所述不等臂干涉仪的两路不等，因此输出相位差为0的一对脉冲；控制所述第二激光器输出脉冲进入所述不等臂干涉仪的输入端，由于所述不等臂干涉仪的两路不等，因此输出相位差为π的一对脉冲；控制所述第三激光器的时序，用于输出具有时间差的前脉冲和后脉冲；控制所述第一移相器ps1的输入电压，实现所述第一移相器ps1的输出相位，进而实现x基矢和z基矢输出的光强比例；
12、2、采用非平衡基矢的方案，并采用时间相位编码，因此可提高密钥的成码率；另外，控制所述第一移相器ps1的输入电压，实现所述第一移相器ps1的输出相位，进而实现x基矢和z基矢输出的光强比例，由于x基矢和z基矢输出的功率与相位差相关且互补，通过控制二者比例(比例正比与tan2φ)；从而实现比例可调的非平衡基矢，因此更加适应光源和探测器的性能参数不一以及老化，以及更加适应光纤路径变化导致的衰减变化；
13、3、接收机的工作原理如下：通过所述第一迈克尔逊干涉仪将脉冲分为两路输出分别进行x基矢和z基矢的解码；通过所述第二迈克尔逊干涉仪的干涉将x基矢进行解码，相位差为0的一对脉冲进入所述第一探测器d1进行光电转换，相位差为π的一对脉冲进入所述第二探测器d2进行光电转换；所述分束器bs输出两路脉冲分别进入所述第三探测器d3和所述第四探测器d4进行光电解码，将z基矢进行解码。通过在所述第一迈克尔逊干涉仪中的任意一臂上配置所述第二移相器ps2，可按一定比例将输入所述第一迈克尔逊干涉仪的光脉冲分为两路输出分别进行x基矢和z基矢的解码；通过在所述第二迈克尔逊干涉仪中的任意一臂上配置所述第三移相器ps3，可补偿所述第二迈克尔逊干涉仪因环境导致的相位漂移。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，包括发射机和接收机，其特征在于，所述发射机用于生成光脉冲，通过两个基矢对应的两个时间态以及两个相位态对光脉冲进行时间相位编码，两个基矢包括X基矢和Z基矢，X基矢对应两个相位态，两个相位态包括相位差0和相位差π，Z基矢对应两个时间态，两个时间态包括前脉冲和后脉冲；
2.根据权利要求1所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，其特征在于，所述第一激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的反射臂，所述第二激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的直通臂；或
3.根据权利要求1-2任一所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，其特征在于，所述接收机包括：第一迈克尔逊干涉仪、第二迈克尔逊干涉仪、第一探测器D1、第二探测器D2、第三探测器D3、第四探测器D4和分束器BS；
4.根据权利要求3所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，其特征在于，所述接收机还包括：第二移相器PS2，
5.根据权利要求3所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，其特征在于，所述接收机还包括：第三移相器PS3，
6
7.一种基于非平衡比例可调的量子通信方法，其特征在于，基于权利要求4-6任一所述的系统，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信方法，其特征在于，还包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，包括发射机和接收机，其特征在于，所述发射机用于生成光脉冲，通过两个基矢对应的两个时间态以及两个相位态对光脉冲进行时间相位编码，两个基矢包括x基矢和z基矢，x基矢对应两个相位态，两个相位态包括相位差0和相位差π，z基矢对应两个时间态，两个时间态包括前脉冲和后脉冲；
2.根据权利要求1所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，其特征在于，所述第一激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的反射臂，所述第二激光器输出的脉冲进入所述不等臂干涉仪的直通臂；或
3.根据权利要求1-2任一所述的一种基于非平衡比例可调的量子通信系统，其特征在于，所述接收机包括：第一迈克尔逊干涉仪、第二迈克尔逊干涉仪、第一探测器d1、第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：许华醒，张磊，张瀚，荀嘉宣，林晖，王昌雷，张平，王少华，
申请(专利权)人：银川产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。