[发明专利]相位解码方法、相位解码接收装置和量子密钥分发系统

说明书

本发明提出了一种相位解码方法、接收装置和量子密钥分发系统，该方法包括：将入射的一路输入光脉冲偏振分束为第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲；将第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲中的每一路进行相位解码后经相关联的两条子光路输出；将来自与第一路传输光脉冲相关联的两条子光路中之一的输出光脉冲直接输出进行探测，并将来自与第二路传输光脉冲相关联的两条子光路中之一的输出光脉冲直接输出进行探测。本发明可有效解决光脉冲偏振态随机变化对系统稳定性产生的影响，实现抗环境干扰的稳定相位解码。此外，本发明使得可采用不等臂马赫‑曾德尔干涉仪，光脉冲在解码时只需经过一次相位调制器，减小了接收端的插入损耗，提高了系统效率。

技术领域

本发明涉及光传输保密通信技术领域，尤其涉及一种相位解码方法、相位解码接收装置和量子密钥分发系统。

背景技术

基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信在公开信道可实现信息的安全，并逐步走向应用。对于以不等臂干涉仪为基础的相位编码量子密钥分发系统，在光脉冲经光纤量子信道传输的过程中，因光纤制作存在截面非圆对称、纤芯折射率沿径向不均匀分布等非理想情况，以及光纤在实际环境中受温度、应变、弯曲等影响而产生双折射效应，光脉冲在到达接收端时的偏振态会发生随机变化，造成相位解码干涉仪输出结果不稳定，并且此现象随着光纤距离的增加恶化明显。

在现有技术中提出了一种不等臂法拉第-迈克尔逊干涉仪，其可使光脉冲在受到光纤信道随机双折射及源于此的偏振态变化的影响时，仍保持干涉结果稳定输出。但是，这种干涉仪损耗大，其中相位调制器的插损是引起较大损耗的主要因素之一。具体而言，当相位调制器置于干涉仪的一臂时，光脉冲由于来回传输会经过相位调制器两次，从而造成干涉仪的损耗较大，系统效率偏低。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种相位解码方法、相位解码接收装置和量子密钥分发系统，用以解决相位编码量子密钥分发应用中因前述的偏振态变化而导致的输出结果不稳定的问题。

本发明提供至少以下技术方案：

1.一种相位解码方法，其特征在于，所述方法包括：

将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲偏振分束为偏振态相互正交的第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲；

分别对所述第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲进行相位解码，且将所述第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲中的每一路传输光脉冲在相位解码后经与其相关联的两条子光路输出；以及

将来自与所述第一路传输光脉冲相关联的两条子光路中的一条子光路的输出光脉冲直接输出到一个第一单光子探测器进行探测，并将来自与所述第二路传输光脉冲相关联的两条子光路中的一条子光路的输出光脉冲直接输出到一个第二单光子探测器进行探测。

2.根据方案1所述的相位解码方法，其特征在于，所述方法还包括：

将来自与所述第一路传输光脉冲相关联的两条子光路中的另一条子光路的输出光脉冲直接输出到一个第三单光子探测器进行探测，并将来自与所述第二路传输光脉冲相关联的两条子光路中的另一条子光路的输出光脉冲直接输出到一个第四单光子探测器进行探测。

3.根据方案1或2所述的相位解码方法，其特征在于，所述分别对所述第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲进行相位解码包括：

对于所述第一路传输光脉冲和第二路传输光脉冲中的每一路传输光脉冲，采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪或不等臂迈克尔逊干涉仪对其进行相位解码。

4.根据方案1所述的相位解码方法，其特征在于，在偏振分束至将每一路传输光脉冲进行相位解码并将其在相位解码后输出的过程中，使用偏振保持型器件，维持各光脉冲的偏振态保持不变。

5.一种相位解码接收装置，其特征在于，所述相位解码接收装置包括：偏振分束器、第一相位解码器、第二相位解码器、第一单光子探测器和第二单光子探测器，其中