[发明专利]一种连续变量量子密钥分发系统

摘要

本发明提出连续变量量子密钥分发系统，其包括激光器、编码干涉仪、量子信道、解码干涉仪和两个光电探测器。激光器产生脉冲光信号供输入编码干涉仪。编码干涉仪包括第一光环形器、非对称光耦合器、分别经第一信号臂和本振臂与非对称光耦合器耦合的两个四分之一波片反射镜，及位于第一信号臂上的强度调制器和第一相位调制器。解码干涉仪经量子信道与编码干涉仪耦合，包括第二光环形器、3dB光耦合器、分别经第二信号臂和本振臂与3dB光耦合器耦合的两个四分之一波片反射镜及位于第二本振臂上的第二相位调制器。两个光电探测器用于对来自解码干涉仪的输出进行探测。本发明解决了连续变量量子密钥分发应用中因偏振诱导衰落而导致的不稳定问题。

主权项

1.一种连续变量量子密钥分发系统，包括激光器、编码干涉仪、量子信道、解码干涉仪和两个光电探测器，其中，/n所述激光器用于产生脉冲光信号；/n所述编码干涉仪包括第一光环形器、非对称光耦合器、分别经两个第一臂与所述非对称光耦合器耦合的两个第一四分之一波片反射镜、强度调制器和第一相位调制器，所述两个第一臂分别为第一信号臂和第一本振臂，所述强度调制器和所述第一相位调制器位于所述第一信号臂上，其中，/n所述第一光环形器包含第一端口、第二端口和第三端口，所述第一光环形器的第一端口耦合至所述激光器，为所述编码干涉仪的输入端口，用于接收由所述激光器产生的脉冲光信号，所述第一光环形器的第二端口与所述非对称光耦合器一侧的一个端口耦合，所述第一光环形器的第三端口为所述编码干涉仪的输出端口；/n所述非对称光耦合器与所述两个第一四分之一波片反射镜构成编码不等臂迈克尔逊干涉仪，其中所述第一光环形器的第一端口接收的所述脉冲光信号被输入至所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第二端口输出至所述非对称光耦合器的所述一个端口，来自所述非对称光耦合器的输出被输入至所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第三端口输出作为所述编码干涉仪输出的编码光信号，/n所述非对称光耦合器用于将输入其的所述脉冲光信号分束为光强不同的两路光信号，所述光强不同的两路光信号中光强弱的光信号即信号光脉冲沿所述第一信号臂传输，所述光强不同的两路光信号中光强强的光信号即本振光脉冲沿所述第一本振臂传输，/n所述两个第一四分之一波片反射镜分别用于将经所述两个第一臂传输来的所述两路光信号反射回所述非对称光耦合器以由所述非对称光耦合器合束输出；/n所述强度调制器用于调制经其所在的第一信号臂传输的信号光脉冲的强度；/n所述第一相位调制器用于对经其所在的第一信号臂传输的信号光脉冲进行相位调制；/n所述编码干涉仪输出的编码光信号的每个信号周期包含信号光脉冲和本振光脉冲，/n所述量子信道耦合在所述编码干涉仪的输出端口与所述解码干涉仪的输入端口之间，用于将从所述编码干涉仪输出的编码光信号传输至所述解码干涉仪；/n所述解码干涉仪包括第二光环形器、3dB光耦合器、分别经两个第二臂与所述3dB光耦合器耦合的两个第二四分之一波片反射镜和第二相位调制器，所述两个第二臂分别为第二信号臂和第二本振臂，其中，/n所述第二光环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第二光环形器的第一端口耦合至所述量子信道，为所述解码干涉仪的输入端口，用于接收由所述量子信道传输来的所述编码光信号，所述第二光环形器的第二端口与所述3dB光耦合器一侧的一个端口连接，所述第二光环形器的第三端口为所述解码干涉仪的一个输出端口，所述3dB光耦合器一侧的另一个端口为所述解码干涉仪的另一个输出端口；/n所述3dB光耦合器与所述两个第二四分之一波片反射镜构成解码不等臂迈克尔逊干涉仪，其中所述第二光环形器的第一端口接收的所述编码光信号被输入至所述第二光环形器的第二端口并从所述第二光环形器的第二端口输出至所述3dB光耦合器，来自所述3dB光耦合器的所述一侧的所述一个端口的输出被输入至所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第三端口输出；/n所述3dB光耦合器用于将输入其的所述编码光信号包含的信号光脉冲和本振光脉冲中的每个分束为光强相同的两路光信号，以分别沿所述第二信号臂和第二本振臂传输；/n所述两个第二四分之一波片反射镜分别用于将经所述两个第二臂传输来的所述两路光信号反射回所述3dB光耦合器以由所述3dB光耦合器合束输出；/n所述第二相位调制器位于所述3dB光耦合器前端或位于所述第二本振臂上，用于对经其所在的光路传输的、由所述编码光信号包含的本振光脉冲分束得到的两路光信号中的一路光信号进行相位调制，/n所述两个光电探测器分别与所述第二光环形器的第三端口和所述3dB光耦合器所述一侧的所述另一个端口连接，/n其中所述第一四分之一波片反射镜和第二四分之一波片反射镜中的每个包括四分之一波片和在所述四分之一波片后端与所述四分之一波片一体地形成的反射镜。/n