[发明专利]一种基于接收端偏振分束的量子密钥分配系统与方法

权利要求书

1.一种基于接收端偏振分束的量子密钥分配系统，其特征在于：包括发射端与接收端，所述发射端与接收端通过量子信道连接，所述发射端包括发射端驱动板、信号激光器、同步激光器、强度调制器、干涉单元、第一可调衰减器、第二可调衰减器以及发射端波分复用器，所述信号激光器依次连接强度调制器、干涉单元、第一可调衰减器以及发射端波分复用器，所述同步激光器依次连接第二可调衰减器以及发射端波分复用器，所述第一可调衰减器与第二可调衰减器连接发射端波分复用器的同一端，发射端驱动板分别连接信号激光器、强度调制器、相位调节器、同步激光器、第一可调衰减器以及第二可调衰减器；

所述接收端包括接收端驱动板、接收端波分复用器、同步探测器、偏振分束器、两路并列的干涉单元以及两路单光子探测器，所述接收端波分复用器通过量子信道连接发射端波分复用器，所述接收端波分复用器的另一端分别连接同步探测器与偏振分束器，所述偏振分束器分别连接两路干涉单元，所述接收端驱动板分别连接同步探测器、相位调节器以及两路单光子探测器，

所述干涉单元包括前端保偏分束器与后端保偏分束器，前端保偏分束器分别通过长臂保偏光纤以及短臂保偏光纤与后端保偏分束器连接，所述长臂保偏光纤中连接有相位调节器，所述接收端部分的两路干涉单元分别包括一路输出，该两路输出分别连接一路单光子探测器。

2.如权利要求1所述的基于接收端偏振分束的量子密钥分配系统，其特征在于，所述量子信道为单模光纤。

3.如权利要求1所述的基于接收端偏振分束的量子密钥分配系统，其特征在于，所述发射端还包括有消偏器，所述消偏器设置在后端保偏分束器以及第一可调衰减器之间。

4.一种基于权利要求1的基于接收端偏振分束的量子密钥分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)激光器触发：发射端利用同一个时钟信号分别触发信号激光器和同步激光器发射出信号光与同步光，所述信号光作为调制光，所述同步光作为同步信号传输到接收端由同步探测器响应为接收端所用；

2)诱骗态调制：信号激光器发射的信号光通过强度调制器进行随机强度调制，成为信号态、诱骗态或者真空态；

3)发射端干涉：利用干涉单元制作不等臂MZ干涉，信号光通过保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机4相位调制，分别为0，π/2，π，3π/2，短臂不做相位调制；

4)电控可调衰减器对信号光进行衰减：信号光经过第一可调衰减器将光脉冲衰减至单光子量级，同步光经过第二可调衰减器将同步光调节至接收端可响应的强度范围；

5)信号光与同步光通过量子信道传输：将波长不同的信号光和同步光在发射端经过发射端波分复用器合入一根信道传输，并在接收端通过接收端波分复用器重新分解；

6)偏振分束器分束：将不同步偏振的光经过偏振分束器分解为水平偏振方向和垂直偏振方向；

7)接收端干涉：利用前端保偏分束器制作与发射端臂长差相等的不等臂MZ干涉环，信号光通过前端保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机4相位调制，分别为0，π/2，π，3π/2，短臂不做调制；

8)单光子探测器探测：单光子探测器探测出光信号，用于后续处理产生安全密钥。