[发明专利]一种基于时分复用的量子秘钥分发系统及方法

权利要求书

1.一种基于时分复用的量子秘钥分发系统，其特征在于：包括发射端与接收端，所述发射端与接收端通过量子信道连接，所述发射端包括发射端驱动板、可发射连续光及单光子的激光器、强度调制器、干涉单元、第一可调衰减器以及第二可调衰减器，所述可发射连续光及单光子的激光器一路依次连接强度调制器、干涉单元以及第一可调衰减器，另一路连接第二可调衰减器，所述第一可调衰减器与第二可调衰减器通过量子信道连接接收端，发射端驱动板分别连接可发射连续光及单光子的激光器、强度调制器、干涉单元、第一可调衰减器以及第二可调衰减器；

所述接收端包括接收端驱动板、同步探测器、偏振分束器、两路并列的干涉单元以及两路单光子探测器，所述同步探测器与偏振分束器分别通过量子信道对应连接第二可调衰减器与第一可调衰减器，所述偏振分束器分别连接两路干涉单元，所述接收端驱动板分别连接同步探测器、相位调节器以及单光子探测器，

所述干涉单元包括前端保偏分束器与后端保偏分束器，前端保偏分束器分别通过长臂保偏光纤以及短臂保偏光纤与后端保偏分束器连接，所述长臂保偏光纤中连接有相位调节器，所述接收端部分的两路干涉单元分别包括两路输出，该四路输出两两交叉合并后分别连接单光子探测器。

2.如权利要求1所述的基于时分复用的量子秘钥分发系统，其特征在于，所述量子信道为单模光纤。

3.如权利要求2所述的基于时分复用的量子秘钥分发系统，其特征在于，所述两路单光子探测器前端还分别连接有偏振分束器。

4.如权利要求1所述的基于时分复用的量子秘钥分发系统，其特征在于，所述发射端还包括有消偏器，所述消偏器设置在后端保偏分束器以及第一可调衰减器之间。

5.一种基于时分复用的量子秘钥分发方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)激光器分时触发：发射端通过发射端驱动板驱动可发射连续光及单光子的激光器采用时分复用的方式产生信号光以及同步光，所述信号光作为调制光，所述同步光作为同步信号传输到接收端由同步探测器响应为接收端所用；

2)诱骗态调制：信号光通过强度调制器进行随机强度调制，成为信号态、诱骗态或者真空态；

3)发射端干涉：利用干涉单元制作不等臂MZ干涉，信号光通过保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机相位调制，短臂不做相位调制；

4)电控可调衰减器对信号光进行衰减：信号光经过第一可调衰减器将光脉冲衰减至单光子量级，同步光经过第二可调衰减器将同步光调节至接收端可响应的强度范围；

5)信号光与同步光通过量子信道传输：将信号光和同步光通过一条量子信道从发射端传输至接收端，接收端分别通过同步探测器与偏振分束器连接；

6)偏振分束器分束：将不同步偏振的光经过偏振分束器分解为水平偏振方向和垂直偏振方向；

7)接收端干涉：利用前端保偏分束器制作与发射端臂长差相等的不等臂MZ干涉环，信号光通过前端保偏分束器分成两个脉冲，其中一路经过长臂，长臂中加有相位调制器，对信号光进行随机相位调制，短臂不做调制；

8)单光子探测器探测：将干涉后的两路光脉冲信号通过时分复用合并成重复频率为原来两倍的光脉冲信号，同时单光子探测器的开门频率提升至原来的两倍，得到的探测结果用于后续处理产生安全密钥。

6.如权利要求5所述的基于时分复用的量子秘钥分发方法，其特征在于，所述步骤3)中，对信号光进行随机4相位调制，分别为0，π/2，π，3π/2；步骤7)中对信号光进行随机2相位调制，分别为0，π/2。