[发明专利]一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统及方法

权利要求书

1.一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于：包括发射端Alice、发射端Bob和探测端Charlie；

所述发射端Alice和发射端Bob通过使用调制的弱相干脉冲集和使用时间箱量子比特对密钥进行编码，得到编码的时间箱量子比特，并将该编码的时间箱量子比特发送给探测端Charlie；

所述探测端Charlie包括用于根据进入的量子比特编码进行两个贝尔态测量的探测端芯片和后处理系统；

其中，所述探测端芯片包括用于接收来自发射端的脉冲的光栅耦合器、50:50分束器和用于探测光子的波导集成超导纳米线单光子探测器；所述光栅耦合器通过光学波导与50:50分束器连接，所述波导集成超导纳米线单光子探测器为放置在波导顶部的超导纳米线单光子探测器，该波导集成超导纳米线单光子探测器通过光学波导与光学波导的输出端连接；

所述后处理系统用于接收探测端芯片输出的电信号并进行处理得到安全密钥；

在发射端Alice和发射端Bob中，根据超导纳米线单光子探测器的恢复时间确定编码的时间间隔t，利用随机数分别生成编码序列A₁和编码序列B₁，以及在时间间隔t内，在编码序列A₁后插入编码序列A₂,...,A_n，其中，编码序列A₂较编码序列A₁延时时间τ，编码序列A₃较编码序列A₂延时时间τ，以此类推，得到合并后的序列，基于合并后的序列，得到调制发射端Alice产生编码的时间箱量子比特的电信号；以及在时间间隔t内，在编码序列B₁后插入编码序列B₂,...,B_n，其中，编码序列B₂较编码序列B₁延时时间τ，编码序列B₃较编码序列B₂延时时间τ，以此类推，得到合并后的序列，基于合并后的序列，得到调制发射端Bob产生编码的时间箱量子比特的电信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于：所述光学波导为硅光波导。

3.根据权利要求1所述的一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于：所述50:50分束器为多模干涉耦合器。

4.根据权利要求1所述的一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于：所述发射端Alice和发射端Bob均包括具有时间箱编码功能的编码模块；每个所述编码模块包括：

激光器，用于发射连续激光；

偏振分束器，用于对入射的激光进行分束，部分输出光进行第一强度调制器；

第一强度调制器，用于将进入的部分光斩成脉冲；

第二强度调制器，用于进行实现诱骗态协议的强度调制；

相位调制器，用于在X基中将π相位应用于|-态和0相位应用于|+态，以及相位随机化；

衰减器，用于调节弱相干脉冲的平均光子数并模拟光纤中的传播损耗；

电动偏振控制器，用于调整输入到探测端Charlie的脉冲的偏振；

随机数发生器，用于产生随机数，并存储至PC机上；

PC机，用于利用随机数生成编码序列，将编码序列发送到任意波发生器；

任意波发生器，用于根据编码序列生成施加到第一强度调制器、第二强度调制器和相位调制器的电信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于：发射端Alice的偏振分束器的另一部分输出光和发射端Bob的偏振分束器的另一部分输出光在第一分束器上拍频，由第一光电探测器测得发射端Alice的激光器与发射端Bob的激光器的频率差，通过反馈调节发射端Alice/发射端Bob的激光器使两台激光器的频率差在10MHz以内。

6.根据权利要求4所述的一种基于芯片的测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于：所述激光器、偏振分束器、第一强度调制器、第二强度调制器和相位调制器，依次通过保偏光纤实现连接。