[发明专利]双边带干涉的相位编码量子密钥分发系统

摘要

本发明涉及单光子量子密钥分发技术，具体是一种利用通信双方对单光子加载调制相位的差异，实现单光子的干涉，从而进行量子密钥分发的系统及方法。发送方对单频激光进行调制，产生对应的调制边带，调节边带光强到单光子量级，之后经过光纤传输后到达接收方，接收方进行同频解调，也产生对应的调制边带，边带干涉结果由双方的相位差决定，利用光栅和单光子探测器测量干涉结果，从而通信双方可以共享安全密钥。这种装置可以基于载波调制使得多边带同时分发密钥，不同用户可以利用不同的边带进行保密通信。解决了传统相位调制系统使用效率低的问题，尤其适用于短距离的城域网络，提高了光纤网络的使用效率。

主权项

一种双边带干涉的相位编码量子密钥分发系统，包括发送方和接收方，其特征在于：包括第一FPGA（23），所述第一FPGA（23）的一输出端与DG645（24）外触发端口连接，所述DG645（24）的输出端口与第一强度调制器（2）的控制端连接，所述第一强度调制器（2）的输入端与信号光激光器（1）的输出端连接；所述第一FPGA（23）的二输出端与第一开关（26）的控制端连接，所述第一开关（26）的输入端与第一射频信号源（25）的输出端连接，所述第一开关（26）的两输出端分别与第一移相器（27）的输入端和第二移相器（28）的输入端连接，第一移相器（27）的输出端和第二移相器（28）的输出端通过第一合束器（29）合在一起后与第一电衰减器（30）连接；所述第一FPGA（23）的三输出端与第二开关（32）的控制端连接，所述第二开关（32）的输入端与第二射频信号源（31）的输出端连接，所述第二开关（32）的两输出端分别与第三移相器（33）的输入端和第四移相器（34）的输入端连接，第三移相器（33）的输出端和第四移相器（34）的输出端通过第二合束器（35）合在一起后与第二电衰减器（36）连接；第一电衰减器（30）的输出端和第二电衰减器（36）的输出端通过第三合束器（37）连接到第二强度调制器（3）的控制端；所述第二强度调制器（3）的输入端与第一强度调制器（2）的输出端连接，所述第二强度调制器（3）的输出端与光衰减器（4）的输入端连接；所述第一FPGA（23）的四输出端与第三强度调制器（20）的控制端连接；第三强度调制器（20）的输入端与同步激光器（19）的输出端连接；所述光衰减器（4）的输出端和第三强度调制器（20）的输出端与第一波分复用器（5）的两输入端分别连接，所述第一波分复用器（5）的输出端与光纤（6）的输入端连接；光纤（6）的输出端与第二波分复用器（7）的输入端连接，所述第二波分复用器（7）的一输出端与偏振控制器（8）的输入端连接；所述第二波分复用器（7）的二输出端与光电探测器（21）的输入端连接，所述光电探测器（21）的输出端与放大器（22）的输入端连接，所述放大器（22）的输出端与第二FPGA（38）的一输入端、第一单光子探测器（12）的触发端、第二单光子探测器（15）的触发端和第三单光子探测器（18）的触发端分别连接；所述偏振控制器（8）的输出端与相位调制器（9）的输入端连接，所述相位调制器（9）的输出端与第一环形器（10）的一号端口连接，所述第一环形器（10）的二号端口与第一光栅（11）的输入端连接，所述第一光栅（11）的输出端与第一单光子探测器（12）的输入端连接；所述第一环形器（10）的三号端口与第二环形器（13）的一号端口连接，所述第二环形器（13）的二号端口与第二光栅（14）的输入端连接，所述第二光栅（14）的输出端与第二单光子探测器（15）的输入端连接；所述第二环形器（13）的三号端口与第三环形器（16）的一号端口连接，所述第三环形器（16）的二号端口与第三光栅（17）的输入端连接，所述第三光栅（17）的输出端与第三单光子探测器（18）的输入端连接；第一单光子探测器（12）的输出端、第二单光子探测器（15）的输出端、第三单光子探测器（18）的输出端分别与第二FPGA（38）的二输入端、三输入端、四输入端连接；所述第二FPGA（38）的一输出端与第三开关（40）的控制端连接，所述第三开关（40）的输入端与第三射频信号源（39）的输出端连接，所述第三开关（40）的两输出端分别与第五移相器（41）的输入端、第六移相器（42）的输入端连接，第五移相器（41）的输出端和第六移相器（42）的输出端通过第四合束器（43）合在一起后与第三电衰减器（44）连接；所述第二FPGA（38）的二输出端与第四开关（46）的控制端连接，所述第四开关（46）的输入端与第四射频信号源（45）的输出端连接，所述第四开关（46）的两输出端分别与第七移相器（47）的输入端、第八移相器（48）的输入端连接，第七移相器（47）的输出端和第八移相器（48）的输出端通过第五合束器（49）合在一起后与第四电衰减器（50）连接；第三电衰减器（44）的输出端和第四电衰减器（50）的输出端通过第六合束器（51）连接到相位调制器（9）的控制端。