[发明专利]一种偏振和相位纠缠编码方法、装置和量子密钥分配系统

权利要求书

1.一种偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，包括：

将偏振纠缠光源产生的偏振纠缠光子对中的第一光子由偏振编码转换为相位编码；

将转换为相位编码的第一光子与所述偏振纠缠光子对中的第二光子形成偏振和相位纠缠光子对；其中，所述第二光子为偏振编码；

将第一光子由偏振编码转换为相位编码的方法，包括：

通过偏振分束器将第一光子分束为在两条子光路上传输的光子，通过分别设置于所述两条子光路上的相位编码器，对在所述两条子光路上传输的光子进行相位编码，并通过合束器将经过相位编码后的在所述两条子光路上传输的光子合束为一条光路输出的光子，所述合束为一条光路输出的光子有确定的偏振态。

2.根据权利要求1所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，所述分别设置于所述两条子光路上的相位编码器编码的相位相差180度。

3.根据权利要求1所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，在所述两条子光路上传输的光子同步到达所述合束器，并合束为一条光路输出的光子。

4.根据权利要求1所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，所述偏振分束器的正交基的本征态与所述第一光子的正交偏振态相同，所述偏振分束器将所述第一光子的正交偏振态分束到所述两条子光路上。

5.根据权利要求1所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，当入射至所述合束器的在所述两条子光路上传输的光子的偏振态相同时，所述合束器采用偏振无关合束器；

当入射至所述合束器的在所述两条子光路上传输的光子的偏振态为正交偏振态时，所述合束器采用偏振无关合束器或偏振合束器；当所述合束器采用偏振合束器时，在所述两条子光路上传输的光子的正交偏振态为所述偏振合束器的正交基的本征态。

6.根据权利要求1所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，所述相位编码器采用以下任意一种：不等臂马赫-曾德尔干涉仪、不等臂迈克尔逊干涉仪、不等臂法拉第-迈克尔逊干涉仪。

7.根据权利要求6所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，当所述相位编码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪或不等臂法拉第-迈克尔逊干涉仪时，所述偏振合束器与所述偏振分束器为同一器件。

8.根据权利要求1所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，控制所述合束为一条光路输出的光子有确定的偏振态的方法包括：

在所述合束器之后设置起偏器；或者，

在所述偏振分束器和所述合束器之间的两条子光路上分别设置起偏器；或者，

在所述偏振分束器和所述合束器之间的一条或两条子光路上设置偏振控制器。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的偏振和相位纠缠编码方法，其特征在于，所述偏振分束器、所述相位编码器、所述合束器、所述偏振控制器、所述起偏器以及传导光使用的分立器件和波导器件均为偏振控制型器件，对光路中光子的偏振态进行控制，使得所述合束为一条光路输出的光子有确定的偏振态。

10.一种偏振和相位纠缠编码装置，其特征在于，包括：偏振分束器、合束器和相位编码器；

所述偏振分束器用于将偏振纠缠光源产生的偏振纠缠光子对中的第一光子分束为在两条子光路上传输的光子；

所述相位编码器分别设置于所述两条子光路上，所述相位编码器用于对在所述两条子光路上传输的光子进行相位编码；

所述合束器用于将经过相位编码后的在所述两条子光路上传输的光子合束为一条光路输出的光子。

11.根据权利要求10所述的偏振和相位纠缠编码装置，其特征在于，所述分别设置于所述两条子光路上的相位编码器编码的相位相差180度。

12.根据权利要求10所述的偏振和相位纠缠编码装置，其特征在于，在所述两条子光路上传输的光子同步到达所述合束器，并合束为一条光路输出的光子。

13.根据权利要求10所述的偏振和相位纠缠编码装置，其特征在于，所述偏振分束器的正交基的本征态与所述第一光子的正交偏振态相同，所述偏振分束器将所述第一光子的正交偏振态分束到所述两条子光路上。