[发明专利]用于量子通信的发射端、接收端和系统

说明书

本发明提供用于量子通信的发射端、接收端和系统，其中，所述发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。本发明所提供的用于量子通信的发射端、接收端和系统能够确保量子光被实时、精准地发射到接收端。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子通信的发射端、接收端和系统。

背景技术

量子通信是目前安全性得到严格证明的通信安全技术，也是目前唯一达到产业化水平的量子信息技术。与经典通信方式相比，量子通信技术在提高信息传输的安全性，信息传输通道容量和效率等方面都有其独特的优势。

目前，量子通信技术因为传输信道的不同而被划分为光纤量子通信和自由空间量子通信。在基于自由空间的量子密钥分发（Quantum Key Distribution，简称QKD）系统中，发射端与接收端之间必须构建稳定、可靠的量子通信链路，才能确保系统解码的连续性和准确性，这需要所述系统具备高效的捕获跟踪对准机制。

发明内容

本发明的目的在于提供用于量子通信的发射端、接收端和系统。

根据本发明的一方面，提供一种用于量子通信的发射端，发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。

根据本发明的一个实施例，发射端还包括：扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射扫描光，其中，控制器，被进一步配置为以经典通信方式从接收端获得扫描光在接收端的强度，根据扫描光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。

根据本发明的一个实施例，发射端还包括：跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在发射端的强度，其中，控制器，被进一步配置为根据扫描光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。

根据本发明的一个实施例，发射端还包括：二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。

根据本发明的一个实施例，信标光是不可见光，扫描光是可见光。

根据本发明的另一方面，提供一种用于量子通信的接收端，接收端包括：定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；接收望远镜，被配置为经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束；波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。