[实用新型]用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于诱骗态（Decoy）量子密钥分配系统的量子态调制装置，尤其涉及一种用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置。

背景技术

安全性是量子密码研究领域中最重要的内容之一，对于当前采用弱相干光源的量子密钥分配系统QKD来说，无论将光源的平均光强衰减到多少，在其中都会有一定几率含有多光子脉冲。实际QKD系统最大的威胁来自于分束攻击PNS，窃听者Eve可以通过量子非破坏测量技术QND测量发送端Alice发送的脉冲所含的光子数，而不改变其量子态。这样Eve就可以将单光子信号屏蔽，同时将多光子进行分束，保留其中的一个光子，将其余光子通过无损信道发送给接收端Bob。因此Eve可以成功地利用PNS获取一定的信息。PNS极大限制了通信双方在非理想条件下QKD的传输距离和密钥生成率。Decoy协议彻底解决了真实系统和现有技术条件下安全速率随距离增加而严重下降的问题。Decoy态的三态协议，即信号态、decoy态和真空态，是通过调制光脉冲幅度实现的，在当前的Decoy量子密钥分配系统中均是采用高速光强调制器IM来实现量子三种状态的调制的。传统的基于IM调制量子态的Decoy协议QKD系统方框图如图1所示，采用光强调制器IM来调制量子信号的三种状态的，即信号态、诱骗态和真空态，这三种信号状态的区别仅仅是IM提供给光纤信道的衰减值不同，在三种不同的衰减下量子信号分别处于三种不同的状态，其中真空态并不是绝对没有光的一种状态，因为在现实中只能得到光强趋近于真空态的极弱的Decoy态，在理论分析中，人们仍习惯性的称之为“真空态”。但是，IM对偏振变化非常敏感，由于光在光纤中传播时其偏振态随环境的变化是非常显著的，因此使用IM的QKD系统的误码率随气候或温度变化也非常显著，这通常会导致误码率过高，系统无法正常通信。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置带,本用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置能稳定可靠的将光子调制为信号态、decoy态和真空态，并且大大地降低了成本。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置，包括主控模块FPGA、1550nm激光器驱动模块和系统光学模块；其特征在于：所述主控模块FPGA的两路输出分别与主控模块FPGA和系统光学模块电连接；所述1550nm激光器驱动电路的输出端与系统光学模块电连接；所述系统光学模块用于输出被调制的量子信号；所述系统光学模块包括电压控制普通光强调制器EVOA、F-M光学干涉环和光环形器；主控模块FPGA的一路输出与电压控制普通光强调制器EVOA电连接，电压控制普通光强调制器EVOA的输出与F-M光学干涉环电连接；1550nm激光器驱动电路的输出端与光环形器，光环形器的一路输出与电压控制普通光强调制器EVOA电连接，另一路用于输出被调制的量子信号。

本实用新型与现有技术相比，去掉了IM光强调制部分，其他部分基本保持和原有系统相同，仅仅靠增加FPGA的两路管脚输出来直接控制激光器驱动芯片的光强相关控制管脚，从而实现对输出光强的控制；优点有：1、在电路上直接解决了激光输出光强的控制，避免了实际系统中IM器件偏振相关的影响，使得系统的误码率能够长时间稳定；降低了系统复杂度，并且大大降低了成本，省去了上万元的光学器件IM。总之，本实用新型能稳定可靠得将光子调制为信号态、decoy态和真空态，并且大大地降低了成本。

附图说明

图1为现有技术中的结构示意图。

图2为本实用新型的电路结构框图。

图3为本实用新型的电路结构示意图。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

参见图2和图3，本用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置，包括主控模块FPGA、1550nm激光器驱动模块和系统光学模块；其特征在于：所述主控模块FPGA的两路输出分别与主控模块FPGA和系统光学模块电连接；所述1550nm激光器驱动电路的输出端与系统光学模块电连接；所述系统光学模块用于输出被调制的量子信号；所述系统光学模块包括电压控制普通光强调制器EVOA、F-M光学干涉环和光环形器；主控模块FPGA的一路输出与电压控制普通光强调制器EVOA电连接，电压控制普通光强调制器EVOA的输出与F-M光学干涉环电连接；1550nm激光器驱动电路的输出端与光环形器，光环形器的一路输出与电压控制普通光强调制器EVOA电连接，另一路用于输出被调制的量子信号。

如图3所示，本用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置基本保持和原有电路相同，仅仅增加了激光器驱动芯片的使能管脚QLD_EN和输出光强设置管脚QLD_INTENSITY，前者可以对激光输出使能控制，后者可以将输出光强设为某个固定值。本用于诱骗态量子密钥分配系统的量子态调制装置通信时Decoy协议的三种量子状态是随机调制的，发送端在发送信号态光的时候，使能QLD_EN管脚并且QLD_INTENSITY管脚处于高阻状态，这时激光器输出信号态光强的激光；在发送诱骗态光的时候使能QLD_EN管脚并设置QLD_INTENSITY管脚输出固定电平，使得激光器输出所设置的诱骗态光强的激光；在发送真空态光的时候，设置QLD_EN管脚为非使能状态，这时激光器是没有光输出的，这时输出光强达到真空态。