[发明专利]高速偏振编码的诱骗态量子光源制备方法及装置

权利要求书

1.一种高速偏振编码的诱骗态量子光源制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：

a）诱骗态光脉冲产生 

由高速逻辑控制芯片产生2 bit真随机信号，依据诱骗态量子光源实施方案的比例要求随机调制产生三种脉冲幅度的诱骗态电脉冲信号，并耦合成一路，再经过放大、直接对激光二极管进行强度调制，随机产生以下三种状态的光脉冲信号：空脉冲、每脉冲光强度比例1:3的光脉冲信号；

b）“线偏基”与“圆偏基”制备       

对步骤a）的诱骗态光脉冲信号通过光学器件控制分为两路幅度相等、初始相位相同的正交线偏振光，分别称为“A光”、“B光”，其中仅对“A光”进行调制，调制由四种不同幅度的电脉冲信号驱动，使得“A光”随机产生0、π/2、π、3π/2四种不同的相移，随后“A光”与“B光”经过相同长度的光学路径后叠加，叠加后得到“线偏基”与“圆偏基”共四种偏振态；

c）高速相位调制器驱动信号控制

对步骤b)中的四种不同幅度的电脉冲信号和诱骗态光脉冲信号的波形和控制时序作如下约束：要求所述诱骗态光脉冲信号调制到所述四种不同幅度的电脉冲信号的“平顶”居中位置，所述四种不同幅度的电脉冲信号“顶宽”大于所述诱骗态光脉冲信号“底宽”，所述四种不同幅度的电脉冲信号“底宽”小于所述诱骗态光脉冲信号周期与诱骗态光脉冲信号“底宽”的差值，保证高速相位调制器只对所述“A光”进行完全调制；

d）光信号强度衰减

“线偏基”与“圆偏基”产生三种光脉冲强度、四种偏振态共九种光脉冲信号，通过光纤衰减器后将量子态光信号中所包含的平均光子数衰减至单光子水平，将步骤a）中强度比例为1:3的光脉冲衰减至每脉冲平均光子数为μ=0.2和μ=0.6，制备出三种光脉冲强度、四种偏振态共计9种量子态。

2.一种高速偏振编码的诱骗态量子光源产生装置，其特征在于该装置包括高速逻辑控制芯片、诱骗态光脉冲驱动模块、高速相位调制器驱动模块、激光二极管、高速相位调制偏振旋转模块及光衰减器，所述高速逻辑控制芯片一路连接诱骗态光脉冲驱动模块，一路连接高速相位调制器驱动模块，诱骗态光脉冲驱动模块连接激光二极管，激光二极管输出光信号通过光纤连接高速相位调制偏振旋转模块，高速相位调制器驱动模块连接高速相位调制偏振旋转模块，高速相位调制偏振旋转模块连接光衰减器；其中，高速逻辑控制芯片为控制核心，诱骗态光脉冲驱动模块接收来自高速逻辑控制模块的控制信号，依据诱骗态量子光源实施方案的比例要求随机调制产生三种脉冲幅度的诱骗态电脉冲信号，驱动激光二极管输出三种光强的诱骗态光脉冲，诱骗态光脉冲信号经高速相位调制偏振旋转模块中的高速相位调制器随机调制出“线偏基”与“圆偏基”共四种偏振态，高速相位调制器由高速相位调制器驱动模块驱动，再经光衰减器将每脉冲光子数衰减至单光子水平产生三种光功率强度，四种偏振态共九种量子态。

3.根据权利要求2所述的诱骗态量子光源产生装置，其特征在于所述诱骗态光脉冲驱动模块包括高速真随机数拓展模块和诱骗态电脉冲产生模块，所述高速真随机数拓展模块连接诱骗态电脉冲产生模块，诱骗态电脉冲产生模块接收高速真随机数拓展模块产生的真随机数信号，依据诱骗态量子光源实施方案的比例要求随机产生脉冲幅度不同的三种电脉冲信号，驱动激光二极管进行三种强度的直接调制，并由激光二极管输出三种状态的光脉冲信号：空脉冲、每脉冲光强度比例1:3的光脉冲信号。

4.根据权利要求3所述的诱骗态量子光源产生装置，其特征在于所述诱骗态电脉冲产生模块由第一电脉冲产生模块、第二电脉冲产生模块、宽带功率合成器和RF级联驱动器构成，所述第一电脉冲产生模块与第二电脉冲产生模块随机产生两种不同幅度的窄电脉冲信号或者均不输出电脉冲信号，经宽带功率合成器耦合为一路再经RF级联驱动器放大后输出。

5.根据权利要求2所述的诱骗态量子光源产生装置，其特征在于所述高速相位调制器驱动模块由高速真随机数拓展模块和四态随机电脉冲产生模块构成，所述高速真随机数拓展模块连接四态随机电脉冲产生模块，所述四态随机电脉冲产生模块接收高速随机数拓展模块产生的真随机数信号，依据相位调制偏振旋转光路的要求输出脉冲幅度不同的四种电脉冲信号，驱动高速相位调制器进行四种相位的直接调制。