[发明专利]量子通信光电芯片化技术研发平台

说明书

本发明公开了一种量子通信光电芯片化技术研发平台，包括：调试子平台、QKD数据处理与控制子平台以及光电前端子平台；所述调试子平台至少包括上位机；所述QKD数据处理与控制子平台用于安装所述光电芯片，且具有第一组接口以及第二组接口，所述第一组接口用于连接上位机；所述光电前端子平台通过所述第二组接口与所述QKD数据处理与控制子平台连接，且用于连接所述QKD系统的光电元件，所述光电元件为所述光信号发送设备的光源或所述光信号探测设备的探测器。所述研发平台可以使得上位机与QKD系统进行数据交互，适用于将QKD系统的数据处理与控制功能融合为一体的光电芯片的功能级开发和验证。

技术领域

本发明涉及量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术领域，更为具体的说，涉及一种量子通信光电芯片化技术研发平台。

背景技术

当前QKD系统基本是采用传统光电技术和以太网络来完成基于BB84协议的光量子发送、探测、收发双方数据交互以及数据处理等过程，用以提炼安全的量子密钥。QKD系统由光信号发送设备和光信号探测设备构成，中间采用光纤连接形成光量子信道，通过经典信道(如以太网)来实现数据交互。QKD系统在信号形式上包括光、电信号调理，在功能上分光源、探测和数据处理及信息交互。

根据功能区分，目前QKD系统形成了以光源子系统、接收子系统、数据处理与控制这三部分模块化的系统构成，如图1所示，图1为QKD系统的结构示意图，具有光信号发送设备11和光信号探测设备12。光信号发送设备11具有光源子系统112(包括光源)和数据处理与控制子系统111，数据处理与控制子系统111控制光源子系统112向光信号探测设备12发送经过编码后的光信号。光信号探测设备12具有接收子系统121(包括探测器)和数据处理与控制子系统122，数据处理与控制子系统122控制接收子系统121对所述光信号进行解码和探测，以提炼安全的量子密钥。

由于QKD是新兴信息技术领域，传统光电技术没有专门用于QKD系统的光电芯片，除了少量光学器件有少量定制产品外，现有QKD系统中，在光源子系统与接收子系统方面，都是采用大量商民用通用芯片搭建而成，导致系统体积大，成本高，且功耗大，不便于QKD系统的实际应用推广。故定制设计面向量子通信专用光电芯片是量子通信技术领域的重要研发方向。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种量子通信光电芯片化技术研发平台，方案如下：

一种量子通信光电芯片化技术研发平台，用于QKD系统中光电芯片的功能开发、测试及应用测试，所述QKD系统具有两个进行量子通信的光量子通信设备，该两个光量子通信设备分别作为光信号发送设备和光信号探测设备，所述光电芯片用于对所述光量子通信设备进行数据处理与控制，所述研发平台包括：

调试子平台、QKD数据处理与控制子平台以及光电前端子平台；所述调试子平台至少包括上位机；

所述QKD数据处理与控制子平台用于安装所述光电芯片，且具有第一组接口以及第二组接口，所述第一组接口用于连接上位机；

所述光电前端子平台通过所述第二组接口与所述QKD数据处理与控制子平台连接，且用于连接所述QKD系统的光电元件，所述光电元件为所述光信号发送设备的光源或所述光信号探测设备的探测器；

其中，所述上位机用于通过所述QKD数据处理与控制子平台与所述光电芯片进行数据交互，通过所述光电前端子平台与所述光电元件进行数据交互。

优选的，在上述研发平台中，所述调试子平台至少用于执行如下功能之一：

实现与所述光电芯片的硬件通信连接，包括网络和串口两种方式；

基于所述QKD系统的应用接口协议，为所述光电芯片进行标准命令输入，以执行系统启停、接口认证以及初始密钥下发控制；

为所述光电芯片进行升级维护数据的输入，以对所述光电芯片进行软件的升级维护；