[发明专利]单片硅基集成芯片及量子密钥分发系统

权利要求书

1.一种单片硅基集成芯片，其特征在于，包括：

第一分束器，其用于接收激光信号并分成上光路信号和下光路信号；

诱骗态调制单元，其用于将上光路信号进行随机诱骗态调制；

编码单元，其用于将随机诱骗态调制后的信号进行随机信息编码；

第一光强衰减单元，其用于将随机信息编码后信号衰减至单光子量级并输出；

随机数产生单元，其用于接收下光路信号并处理得到差分电流；其中，差分电流经处理后产生量子随机数，进而由量子随机数对应的随机数字电压信号来驱动诱骗态调制单元和编码单元工作；

所述第一分束器、诱骗态调制单元、编码单元和第一光强衰减单元依次通过硅波导相连；

所述第一分束器和随机数产生单元之间通过硅波导相连。

2.如权利要求1所述的单片硅基集成芯片，其特征在于，所述随机数产生单元，包括：

第二分束器，其包括第一输入端口和第二输入端口；第二输入端口无光输入作为真空态输入端；第一输入端口用于接收下光路信号，并经第二分束器将光信号分成两路光信号；

第二光强衰减单元，其用于接收并衰减第二分束器分出的一路光信号；

第一光电探测器，其与第二光强衰减单元相连，用于将第二光强衰减单元衰减后的光信号转化成第一光电流信号；

第三光强衰减单元，其用于接收并衰减第二分束器分出的另一路光信号；

第二光电探测器，其与第三光强衰减单元相连，用于将第三光强衰减单元衰减后的光信号转化成第二光电流信号；其中，第一光电流信号与第二光电流信号作差，得到差分电流。

3.如权利要求1所述的单片硅基集成芯片，其特征在于，所述第一光强衰减单元为掺杂结构为PIN的硅基可调光衰减器。

4.如权利要求2所述的单片硅基集成芯片，其特征在于，所述第二光强衰减单元和第三光强衰减单元均为掺杂结构为PIN的硅基可调光衰减器。

5.如权利要求1所述的单片硅基集成芯片，其特征在于，所述诱骗态调制单元为光强度调制器。

6.如权利要求2所述的单片硅基集成芯片，其特征在于，所述第二分束器的一输出端、第二光强衰减单元和第一光电探测器依次通过硅波导相连，所述第二分束器的另一输出端、第三光强衰减单元和第二光电探测器依次通过硅波导相连。

7.一种量子密钥分发系统，其特征在于，包括：

激光器，其用于产生激光信号；

如权利要求1-6中任一所述的单片硅基集成芯片，其用于接收激光器产生的激光信号，输出差分电流及输出经随机诱骗态调制、随机信息编码和衰减后的光信号；

随机数后处理模块，其用于接收差分电流，并将差分电流处理后产生量子随机数，进而由量子随机数对应发随机数字电压信号来驱动所述单片硅基集成芯片中的诱骗态调制单元和编码单元工作。

8.如权利要求7所述的量子密钥分发系统，其特征在于，所述随机数后处理模块包括依次串联连接的放大器、滤波器、ADC以及FPGA，差分电流依次经放大、滤波和模数转换后输入至FPGA；

或

所述激光器还与脉冲驱动电路相连。