[实用新型]一种基于EA驱动电路的诱骗态制备装置

说明书

本实用新型公开了一种基于EA驱动电路的诱骗态制备装置，涉及量子通信技术领域，包括：电吸收调制激光器、比较电路、高速光调制器驱动器，比较电路的输出端与高速光调制器驱动器的输入端连接，高速光调制器驱动器的输出端与电吸收调制激光器的驱动端连接，其中，比较电路与高速光调制器驱动器连接形成EA驱动电路，比较电路的输入端输入高速驱动信号。本实用新型优点在于：不需额外的激光器，无需引入外调制器，结构简单、体积小、成本低，并能够实现对激光器输出功率不同衰减量的实时控制。

技术领域

本实用新型涉及量子通信技术领域，更具体涉及一种基于EA驱动电路的诱骗态制备装置。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)可以为分隔两地的用户提供无条件安全的共享密钥，虽在理论上具有无条件安全性，但需要的是理想的单光子源来制备偏振态，由于目前的技术限制，无法实现真正的单光子源，只能寻求替代品。弱相干态易于实现，且使用弱相干态光源的QKD协议安全性已被证明，因此经常被用于许多理论与实际的系统中。但在信道损耗很大的情况下，(窃听者)Eve可以通过光子数分离(photon-number-splitting,PNS)攻击获取(接收端)Bob筛后密钥的全部信息。

PNS攻击就是指窃听者Eve监测信道中所有脉冲的光子数，将所有单光子的脉冲阻断，而保留n光子脉冲中的一个光子，将剩余的n-1个光子发送给Bob。Eve等到(发送端)Alice和Bob通过经典信道公布的密钥信息之后，可以相应地测量自己所保留的量子态，因此可以获得全部信息而不使合法的通信双方所察觉。为了抵御使用弱相干态时的PNS攻击，2003年Hwang提出了诱骗态思想，在2005年H.K.Lo等人和X.B.Wang分别将之发展成为一套成熟的方法。假设Alice向Bob发送多个强度的光脉冲，只有一个是信号态，其余都是诱骗态，由于窃听者Eve无法辨别n光子态是来源于信号态还是诱骗态，它们的n光子态的计数率Yn和误码率en只依赖于光子数，因此Eve仅仅通过测量光子数无法区分信号态和诱骗态，而如果存在PNS攻击会改变Yn和en，从而会被发现。

现有制备诱骗态的方案主要有两种，一种是采用多激光器方案，如图1所示，一个激光器用来产生信号态光脉冲，另一个激光器的输出经过调制后产生诱骗态光脉冲，然后再通过光纤合束器耦合至同一根光纤输出信号，从而实现了两种强度光脉冲的随机切换。使用该方法不仅结构复杂，器件较多、光调制器价格昂贵、体积较大，还要求较为精确的时间同步，易引入额外的误差，而且强度调制器在不同的强度调制下对输入光的偏振及波长会产生不同的影响，以致输出的两束光偏振态不一致，影响量子密钥的最终误码率。

另一种是采用外调制单激光器方案，如图2所示，激光器与光调制器连接，驱动信号控制激光器产生信号态光脉冲，再经过光调制器的处理后，输出诱骗态光脉冲。虽然可以解决时间同步的问题，但外调制使用光调制器价格昂贵、体积较大、系统结构设计复杂。

现有的DFB激光器输出功率一般都在mW量级，如果要实现输出功率的衰减通常需要在激光器外部光路中添加功率衰减装置，即便如此也不能实现实时的功率衰减，这大大限制了该结构DFB激光器的应用场合。并且采用的多激光器方案，成本高，功耗大，整体结构安装复杂，时钟同步难，易引入额外误差，且需要设计的驱动电路也比较多，两个激光器的光学特性难以保持一致。而采用的外调制单激光器，光调制器价格昂贵、体积大、功耗高、不易安装。另外，光强度调制器在不同的强度调制下对输入光脉冲的偏振及波长会产生不同的影响，以致输出的两束光偏振态不一致，会影响量子密钥的最终误码率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于现有制备诱骗态光脉冲的结构复杂、体积大、成本高的问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，具体技术方案如下：