[发明专利]量子密钥分配接收端芯片和设备

权利要求书

1.一种量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：包括芯片衬底和集成在该芯片衬底上的至少两个量子密钥分配接收端模块，每个所述量子密钥分配接收端模块各自独立运行，其均包括光纤耦入模块、量子态解调单元、光纤耦出模块一和光纤耦出模块二；所述量子态解调单元基于光学干涉效应处理光纤耦入模块耦入的不同量子态的信号光，所述光纤耦出模块一和光纤耦出模块二分两路将所述量子态解调单元处理后的信号光耦出至光纤。

2.如权利要求1所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：所述量子态解调单元包括光分束器、50：50耦合器、延迟线、相位调制器和可调光衰减器；所述光分束器将一路信号光平均分成两路信号光，其一路输出通过所述延迟线连接50：50耦合器，另一路输出依次通过相位调制器、可调光衰减器连接50：50耦合器；

所述延迟线用于延迟其所在光波导中的信号光进入50：50耦合器的时间；

所述相位调制器用于将其所在光波导中的信号光相位动态调制0、π/2、π、3π/2；

所述可调光衰减器用于将其所在光波导中的信号光的损耗调节至与延迟线所在光波导中的信号光损耗一致；

所述50：50耦合器用于将延迟线所在光波导中的信号光功率、可调光衰减器所在光波导中的信号光功率各自平均分配至两路光波导中输出。

3.如权利要求1所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：每个所述量子密钥分配接收端模块所包含的光纤耦入模块耦入的信号光波长均不相同，且处于波分复用器工作波段。

4.如权利要求1-3任一项所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：该接收端芯片包含有封装结构，所述封装结构包括3N个光纤引脚和Q-3N个电极引脚；其中，引脚1，引脚2，……引脚N为芯片的光纤输入端口，分别连接芯片的光纤耦入模块，其中N≥2；引脚N+1，引脚N+2，……引脚3N为芯片的光纤输出端口，分别连接芯片的光纤耦出模块；引脚3N+1，引脚3N+2，……引脚Q为芯片的电极引脚，其中Q3N。

5.如权利要求4所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：所述引脚1，引脚2，……引脚N配置于封装结构的第一侧，引脚N+1，引脚N+2，……引脚3N配置于封装结构的第二侧；引脚3N+1，引脚3N+2，……引脚P配置于封装结构的第三侧，引脚P+1，引脚P+2，……引脚Q配置于封装结构的第四侧，其中QP3N；所述封装结构的第一侧与其第二侧位于相对的两侧，所述封装结构的第三侧与其第四侧位于相对的两侧。

6.一种量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：包括芯片衬底和集成在该芯片衬底上的至少两个量子密钥分配接收端模块，每个所述量子密钥分配接收端模块各自独立运行，其均包括光纤耦入模块、量子态解调单元、单光子探测器一和单光子探测器二；所述量子态解调单元基于光学干涉效应处理光纤耦入模块耦入的不同量子态的信号光，所述单光子探测器一和单光子探测器二通过光波导与量子态解调单元连接。

7.如权利要求6所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：还包含至少一个同步光探测器，每个所述同步光探测器与光纤耦入模块连接。

8.如权利要求6或7所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：该接收端芯片包含有封装结构，所述封装结构包括N+M个光纤引脚和Q-N-M个电极引脚；其中，引脚1，引脚2，……引脚N+M为芯片的光纤输入端口，分别连接芯片的光纤耦入模块；引脚N+M+1，引脚N+M+2，……引脚Q为芯片的电极引脚，其中N≥2且1≤M≤N；QN+M。

9.如权利要求8所述的量子密钥分配接收端芯片，其特征在于：所述引脚1，引脚2，……引脚N+M配置于封装结构的第一侧；所述引脚N+M+1，引脚N+M+2，……引脚P配置于封装结构的第二侧，引脚P+1，引脚P+2，……引脚Q配置于封装结构的第三侧，其中QPN+M；所述封装结构的第二侧与其第三侧位于相对的两侧，所述封装结构的第一侧位于其第二侧和第三侧之间。

10.一种量子密钥分配接收端设备，其特征在于：包括如权利要求1-3任一项所述的量子密钥分配接收端芯片；

其还包括，偏振控制器、波分复用器、2N个单光子探测器和M个同步光探测器，其中N≥2；1≤M≤N；

所述偏振控制器将入射的信号光偏振纠正到一个特定的偏振状态，所述偏振控制器的输出端与波分复用器的公共端通过保偏光纤连接；

所述波分复用器的输出通道与所述量子密钥分配接收端芯片的光纤输入端口通过保偏光纤连接，所述波分复用器的输出通道与所述M个同步光探测器连接；所述量子密钥分配接收端芯片的光纤输出端口与所述2N个单光子探测器通过光纤连接。