[发明专利]基于相位调制光源的QKD系统发送端、接收端以及QKD系统和方法

权利要求书

1.一种基于相位调制光源的QKD系统发送端，包括相位调制光源，其特征在于，在所述相位调制光源中通过相位编码和Z基矢时间编码方式编码光脉冲对，再发送至接收端；其中所述相位编码采用X基矢相位编码或Y基矢相位编码中的一种。

2.如权利要求1所述的基于相位调制光源的QKD系统发送端，其特征在于，所述相位调制光源包括相位制备激光器和脉冲产生激光器；

所述相位制备激光器用于产生预调Δφ相位差的长脉冲并注入到脉冲产生激光器；

所述脉冲产生激光器受激发产生相位差为Δφ的短脉冲对以实现X或Y基矢相位编码，所述脉冲产生激光器还通过触发电信号的调制以实现Z基矢时间编码。

3.如权利要求2所述的基于相位调制光源的QKD系统发送端，其特征在于，所述相位调制光源还设有三个端口的光纤环形器，所述相位制备激光器产生的长脉冲输入第一端口并经过第二端口进入脉冲产生激光器，所述脉冲产生激光器产生的短脉冲对输入第二端口并经过第三端口输出。

4.如权利要求3所述的基于相位调制光源的QKD系统发送端，其特征在于，还设有衰减器，所述短脉冲对经过光纤环形器的第三端口输出至衰减器，经衰减后向接收端发送。

5.如权利要求1～4任一项所述的基于相位调制光源的QKD系统发送端，其特征在于，所述光脉冲对为信号态，所述相位调制光源将信号态光脉冲对以P/(1-P)的概率比分别选择X基矢相位编码和Z基矢时间编码；或以P/(1-P)的概率比分别选择Y基矢相位编码和Z基矢时间编码。

6.如权利要求1～4任一项所述的基于相位调制光源的QKD系统发送端，其特征在于，所述光脉冲对包括信号态、至少两种诱骗态以及真空态；在生成不同态的光脉冲对时，所述脉冲产生激光器施加以不同的触发电信号。

7.一种基于相位调制光源的QKD系统接收端，包括将来自发送端的编码后光脉冲对进行分束的分束模块，以及与所述分束模块的各输出端连接的探测模块，其特征在于，所述分束模块设有第一输出端和第二输出端，所述探测模块包括与第一输出端连接的Z基矢时间探测模块；以及与第二输出端连接的相位探测模块。

8.如权利要求7所述的基于相位调制光源的QKD系统接收端，其特征在于，所述相位探测模块包括不等臂干涉模块以及用于探测不等臂干涉模块输出光信号的探测器模块。

9.如权利要求8所述的基于相位调制光源的QKD系统接收端，其特征在于，探测器模块中设有两个单光子探测器，分别探测来自不等臂干涉模块的两种不同干涉结果。

10.如权利要求9所述的基于相位调制光源的QKD系统接收端，其特征在于，探测器模块中的单光子探测器为一个，来自不等臂干涉模块的两种不同干涉结果通过相应的光路元件复用至该同一个单光子探测器。

11.如权利要求7所述的基于相位调制光源的QKD系统接收端，其特征在于，所述Z基矢时间探测模块为一个单光子探测器，用以探测短脉冲对的强度分布以进行Z基矢的解码和探测。

12.一种基于相位调制光源的QKD系统，包括相互光连接的发送端和接收端，其特征在于，所述发送端为权利要求1～6任一项所述的发送端。

13.如权利要求12所述的基于相位调制光源的QKD系统，其特征在于，所述接收端为权利要求7～11任一项所述的接收端。

14.一种基于相位调制光源的QKD方法，其特征在于，包括采用相位调制光源，在所述相位调制光源中通过相位编码和Z基矢时间编码方式编码光脉冲对，再发送至接收端；其中所述相位编码采用X基矢相位编码或Y基矢相位编码中的一种。

15.如权利要求14所述的基于相位调制光源的QKD方法，其特征在于，基于权利要求12或13所述的基于相位调制光源的QKD系统而实施。