[发明专利]一种量子通信系统

说明书

本申请提供一种量子通信系统，包括：光源模块用于发出含有多个不同频率成份的脉冲，发送方编码模块用于将处于同一工作频率的脉冲分为待编码脉冲和参考脉冲，对待编码脉冲进行相位编码得到编码脉冲；并将参考脉冲以及编码脉冲传输至接收方解码模块；接收方解码模块用于对编码脉冲进行相位解码，得到解码脉冲；接收方数据读取模块用于对解码脉冲以及参考脉冲进行同频率脉冲干涉，并基于干涉结果得到通信数据。本申请由于引入不同频率的脉冲作为信息载体，使得单个信息比特所携带的信息量得到了有效增加，提高了通信效率，并弱化了量子通信系统对相邻脉冲相对相位的敏感性，使得有效通信的距离得到了明显增加。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，更具体地说，涉及一种量子通信系统。

背景技术

量子通信具有通信速度快、信噪比要求低、窃读可知性以及通信保密性好等特点，在国家机关、军事国防以及金融证券等诸多领域有着重要的应用。

目前量子通信系统主要是由独立的光纤器件在光学平台上搭建而成，系统通常存在体积大、能耗高、通信距离短、信息易泄露、编解码速度慢、成码率低以及稳定性差等不足，不适于未来量子通信的发展。

虽然采用硅基光电子集成技术将分离器件集成为量子通信芯片可以使系统在体积、能耗、安全性以及稳定性等方面得到极大的优化；但是，目前量子通信系统仍普遍存在着单个信息比特携带信息量少、通信效率低的缺点以及相邻脉冲相对相位控制难度大、有效通信距离短的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种量子通信系统，以提高量子通信的通信效率、有效通信距离。

技术方案如下：

一种量子通信系统，包括：发送方通信模块和接收方通信模块，所述发送方通信模块包括光源模块以及与所述光源模块相连的发送方编码模块，所述接收方通信模块包括用于与所述发送方编码模块光纤通信的接收方解码模块以及与所述接收方解码模块相连的接收方数据读取模块，其中：

所述光源模块用于发出含有多个不同频率成份的脉冲；

所述发送方编码模块用于将处于同一工作频率的脉冲分为待编码脉冲和参考脉冲，并对所述待编码脉冲进行相位编码，得到编码脉冲；并将工作脉冲传输至所述接收方解码模块，所述工作脉冲包括所述参考脉冲以及编码脉冲；

所述接收方解码模块用于对所述工作脉冲中的编码脉冲进行相位解码，得到解码脉冲，并将所述解码脉冲以及所述参考脉冲传输至所述接收方数据读取模块；

所述接收方数据读取模块用于对所述解码脉冲以及所述参考脉冲进行同频率脉冲干涉，并基于干涉结果得到通信数据。

优选的，所述发送方编码模块包括用于与所述光源模块依次相连的第一分频延时移相器、强度调制器、分束器和第二分频延时移相器，其中：

所述第一分频延时移相器用于确定至少两个工作频率，从所述光源发出的具有不同频率成份的脉冲中分离出具有所述工作频率的脉冲；以及，控制不同工作频率的脉冲依次输出，且任意两个相邻输出的脉冲之间的输出时间间隔为预设时间间隔；

所述强度调制器用于对所述第一分频延时移相器输出的脉冲的光强进行调节，保证从同一脉冲中分离出来的各工作频率的脉冲具有相同的平均光子数，并实现信号态以及诱骗态的制备；

所述分束器用于分别将所述强度调制器输出的每个工作频率的脉冲分为待编码脉冲和参考脉冲；

所述第二分频延时移相器与所述分束器用于输出所述待编码脉冲的第一端口相连，所述第二分频延时移相器用于接收所述待编码脉冲，对所述待编码脉冲中特定频率的脉冲进行相位调制，得到编码脉冲；所述编码脉冲和所述分束器用于输出所述参考脉冲的第二端口输出的所述参考脉冲构成工作脉冲。