[发明专利]一种量子密钥分配系统与方法

权利要求书

1.一种量子密钥分配系统，其特征在于：包括发射端与接收端，所述发射端与接收端通过量子信道连接，所述发射端包括发射端驱动板、信号激光器、同步激光器、强度调制器、第一保偏分束器、第二保偏分束器、第一可调衰减器、第二可调衰减器以及发射端波分复用器，所述信号激光器依次连接强度调制器、第一保偏分束器、第二保偏分束器、第一可调衰减器以及发射端波分复用器，所述同步激光器依次连接第二可调衰减器以及发射端波分复用器，所述第一可调衰减器与第二可调衰减器连接发射端波分复用器的同一端，所述第一保偏分束器分别通过长臂保偏光纤以及短臂保偏光纤与第二保偏分束器连接，所述长臂保偏光纤中连接有相位调节器，发射端驱动板分别连接信号激光器、强度调制器、相位调节器、同步激光器、第一可调衰减器以及第二可调衰减器；

所述接收端包括接收端驱动板、接收端波分复用器、同步探测器、偏振分束器、第三保偏分束器、第四保偏分束器以及单光子探测器，所述接收端波分复用器通过量子信道连接发射端波分复用器，所述接收端波分复用器的另一端分别连接同步探测器与偏振分束器，所述偏振分束器依次连接第三保偏分束器与第四保偏分束器，所述第三保偏分束器分别通过长臂保偏光纤以及短臂保偏光纤与第四保偏分束器连接，所述长臂保偏光纤中连接有相位调节器，所述第四保偏分束器的另一端连接单光子探测器，所述接收端驱动板分别连接同步探测器、相位调节器以及单光子探测器。

2.如权利要求1所述的量子密钥分配系统，其特征在于，所述量子信道为单模光纤。

3.如权利要求2所述的量子密钥分配系统，其特征在于，所述接收端还包括第五保偏分束器以及第六保偏分束器，所述偏振分束器依次连接第五保偏分束器以及第六保偏分束器，所述第五保偏分束器分别通过长臂保偏光纤以及短臂保偏光纤与第六保偏分束器连接，所述长臂保偏光纤中连接有相位调节器，所述第六保偏分束器的另一端连接有单光子探测器。

4.如权利要求1所述的量子密钥分配系统，其特征在于，所述发射端还包括有消偏器，所述消偏器设置在第二保偏分束器106以及第一可调衰减器107之间。

5.一种基于权利要求1的量子密钥分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)激光器触发：发射端利用同一个时钟信号分别触发信号激光器和同步激光器发射出信号光与同步光，所述信号光作为调制光，所述同步光作为同步信号传输到接收端由同步探测器响应为接收端所用；

2)诱骗态调制：信号激光器发射的信号光通过强度调制器进行随机强度调制，成为信号态、诱骗态或者真空态；

3)发射端干涉：利用保偏分束器制作的不等臂MZ干涉，信号光通过保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机相位调制，短臂不做相位调制；

4)电控可调衰减器对信号光进行衰减：信号光经过第一可调衰减器将光脉冲衰减至单光子量级，同步光经过第二可调衰减器将同步光调节至接收端可响应的强度范围；

5)信号光与同步光通过量子信道传输：将波长不同的信号光和同步光在发射端经过发射端波分复用器合入一根信道传输，并在接收端通过接收端波分复用器重新分解；

6)偏振分束器分束：将不同步偏振的光经过偏振分束器分解为水平偏振方向和垂直偏振方向；

7)接收端干涉：利用第三保偏分束器制作与发射端臂长差相等的不等臂MZ干涉环，信号光通过保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机相位调制，短臂不做调制；

8)单光子探测器探测：单光子探测器探测出光信号，用于后续处理产生安全密钥。

6.如权利要求5所述的量子密钥分配方法，其特征在于，所述步骤3)中，对信号光进行随机4相位调制，分别为0，π/2，π，3π/2；步骤7)中对信号光进行随机2相位调制，分别为0，π/2。

7.如权利要求5所述的量子密钥分配方法，其特征在于，所述步骤7)中还包括另外一路干涉，利用第五保偏分束器制作与发射端臂长差相等的不等臂MZ干涉环，信号光通过保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机相位调制，短臂不做调制。