[发明专利]用于量子密钥分发系统的偏振反馈装置

说明书

一种用于量子密钥分发系统的偏振反馈装置，使用双工QKD系统，配对的两台QKD装置各包含一个发送端和接收端，两台QKD装置的发送端产生的信号光和偏振参考光分别输出给配对的另一台QKD装置的接收端，偏振参考光和量子信号光分时发送，每台设备的两条QKD链路交会的位置设置有光环行器和EPC，两台QKD装置的EPC分别通过单模光纤连接光纤信道的两端，两台QKD装置的接收端分别通过反馈控制回路连接到对应的EPC。本发明相比现有技术具有以下优点：利用双工QKD系统的相对独立的两条工作链路，共纤传输，不需要占用额外的波长信道，降低了量子密钥分发系统的整体成本；两条链路同时分别对两组非正交基矢中的一组进行偏振反馈，节省了偏振反馈的时间。

技术领域

本发明涉及量子保密通信领域，特别是提供了一种用于量子密钥分发系统的偏振反馈装置。

背景技术

在偏振编码的量子密码分发方案中，由于发送方和接收方之间的光纤可能受到环境等因素的扰动，其中光信号的偏振会发生变化，这会导致接收方错误率增加。为了保持较低的错误率，偏振编码的量子密钥分发系统中需要进行偏振反馈。

在量子密码分发系统中，发送方发出的H、V光在HV基矢下探测应当分别得到H、V结果，而在发送方、接收方之间没有受到攻击时，如果H光探测结果出现V光，即说明接收方基矢方向与发送方基矢方向有部分偏差，其偏差的大小可以由这时V光占发出的H光的比例确定。相应地，发送方发出的+光、-光在+-基矢下探测应当分别得到+、-结果。因此需要在接收方基矢与发送方偏差的时候进行纠正，以减小或消除信道光纤受到干扰带来的问题。

如图1所示，为使用现有偏振反馈装置的量子密钥分发系统，包括通过量子信道连接的发射装置以及接收装置。所述发射装置包括QKD发送端Alice、发送方偏振参考光制备模块、发送方波分复用模块，QKD发送端Alice以及发送方偏振参考光制备模块均连接到发送方波分复用模块；所述接收装置包括电偏振控制器、接收方波分复用模块、接收方偏振检测模块、反馈控制装置，以及QKD接收端Bob，电偏振控制器的输出端连接到接收方波分复用模块，接收方波分复用模块的输出端同时连接到接收方偏振检测模块以及QKD接收端Bob，接收方偏振检测模块的输出端通过反馈控制装置连接到电偏振控制器；

发送方波分复用模块通过量子信道连接电偏振控制器；

QKD发送端Alice用于发射量子信号光，发送方偏振参考光制备模块用于制备固定延时、45°夹角的两个非正交线偏振参考光，发送方波分复用模块将QKD信号光和参考光耦合入同一光纤进行传输，利用时分复用技术保证量子信道信号光与线偏振参考光在不同时序中发送；

QKD接收端Bob用于接收量子信号光，接收方偏振检测模块用于接收和反馈补偿两个非正交线偏振参考光，接收端通过对参考光的偏振态进行计数探测并以此作为反馈依据实时调节接收端电偏振控制器，恢复信号光的偏振态。

现有的偏振反馈方式，如上所叙述，是在QKD系统中通过增加额外的偏振参考光制备模块的方式，将偏振参考光与量子信号光通过波分复用的方式共纤传输，在接收端再将偏振参考光与量子信号光解波分复用后，使用额外的偏振检测模块(包括PIN管探测器)对偏振参考光进行检测，并基于检测结果对偏振参考光进行反馈控制。由于需要额外的偏振参考光制备模块及偏振检测模块，系统成本较高，不利于QKD技术的推广应用。并且，偏振参考光为强光，与光强较弱的量子信号光共纤传输会对量子信号光产生干扰，导致QKD成码率显著降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有偏振反馈需要额外的偏振参考光制备模块及偏振检测模块,从而使系统成本较高的问题。