[发明专利]一种基于Y波导的量子密钥分发系统及方法

说明书

一种基于发射端接收端偏振分束的量子密钥分配系统，发射端的发射端干涉环包括对称型的Y分支波导和保偏分束器，Y分支波导入射端连接强度调制器，所述Y分支波导的两路分支输出端分别连接保偏分束器，其中一路加光纤延时，所述Y分支波导的两路分支输出端均设置有电极。与现有技术相比，本发明在系统发送端采用Y波导与保偏分束器构成干涉环，通过在Y波导的两个分支端(干涉环两臂)分别加入电极形成相位调制器，在发射端干涉环两臂均进行随机两相位调制，相比较独立四相位调制，该干涉环将相位调制速率降低50％，系统若是同等频率的相位调制，则可以成倍的提高系统成码率；另外，该系统不需要独立的相位调制器，降低了系统的冗杂度以及设计成本。

技术领域

本发明涉及光传输安全通信技术领域，特别涉及一种基于Y波导的量子密钥分发系统及方法。

背景技术

随着互联网的大范围普及，人类之间的信息传递达到了前所未有的数量和频率，各种隐私信息越来越多地暴露在互联网上，因此，人类对保密通信的需求也到了前所未有的高度。现在的互联网信息安全的加密方式称为“公开密钥”密码体系，其原理是通过加密算法，生成网络上传播的公开密钥，以及留在计算机内部的私人密钥，两个密钥必须配合使用才能实现完整的加密和解密过程。

现代互联网使用的加密标准是20世纪70年代诞生的RSA算法，即利用大数的质因子分解难以计算来保证密钥的安全性。

量子密钥分配是1984年物理学家Bennett和密码学家Brassard提出了基于量子力学测量原理的BB84协议，量子密钥分配可以从根本上保证了密钥的安全性。

现有技术中量子密钥大都通过单独的相位调制器对光信号进行四相位调制，需要通过高速的电压调制来实现，高速的电压调制对系统驱动板要求较高，且成本较高昂；另外，独立的相位调制器不仅增加了系统的冗杂度，也在一定的程度上提升了系统设计成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于发射端Y波导的量子密钥分发系统及方法，以解决现有技术中高速的电压调制对系统驱动板要求较高，且成本较高昂；以及独立的相位调制器不仅增加了系统的冗杂度，也在一定的程度上提升了系统设计成本的技术性缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于发射端Y波导的量子密钥分发系统，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、信号激光器、同步激光器、强度调制器、发射端干涉环、第一可调衰减器、消偏器、第二可调衰减器以及发射端波分复用器，其特征在于，所述强度调制器包括等臂MZ干涉环，所述等臂MZ干涉环的两臂中分别加入电极，电极与发射端驱动板连接，所述等臂MZ干涉环的两端分别连接信号激光器与发射端干涉环，所述发射端干涉环包括对称型的Y分支波导和保偏分束器，所述Y分支波导入射端连接强度调制器，所述Y分支波导的两路分支输出端分别连接保偏分束器，其中一路加光纤延时，所述保偏分束器连接消偏器，所述Y分支波导的两路分支输出端均设置有电极，所述电极连接发射端驱动板，所述信号激光器依次连接强度调制器、发射端干涉环、消偏器、第一可调衰减器以及发射端波分复用器，所述同步激光器依次连接第二可调衰减器以及发射端波分复用器，所述第一可调衰减器与第二可调衰减器连接发射端波分复用器的同一端，发射端驱动板还分别连接信号激光器、强度调制器、同步激光器、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、接收端波分复用器、同步探测器、偏振分束器、两路并列的接收端干涉环以及四路单光子探测器，所述接收端干涉环与发射端干涉环结构一致，所述接收端干涉环的两路分支输出端仅有一端设有电极，所述电极连接接收端驱动板，所述接收端波分复用器通过量子信道连接发射端波分复用器，所述接收端波分复用器的另一端分别连接同步探测器与偏振分束器，所述偏振分束器分别连接两路接收端干涉环，其中每路接收端干涉环的保偏分束器分别连接两路单光子探测器，所述接收端驱动板还分别连接同步探测器以及四路单光子探测器。