[实用新型]基于偏振正交旋转的量子密钥分发时间比特-相位解码装置及系统

说明书

一种基于偏振正交旋转的量子密钥分发时间比特‑相位解码装置及相应的系统。该装置包括：前置分束器，被配置用于将输入光脉冲分束为第一路和第二路光脉冲，并将第二路光脉冲输出用于时间比特解码；相位解码器，被配置用于对第一路光脉冲进行相位解码，相位解码器包括第一分束器、第一合束器、两条子光路和相位调制器，至少一条子光路包含至少一个偏振正交旋转装置，其被配置用于将一路子光脉冲的两个正交偏振态分别进行偏振正交旋转，两条子光路及其上的光器件被构造成控制第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。本实用新型能实现环境干扰免疫的时间比特‑相位编码量子密钥分发方案。

技术领域

本实用新型涉及光传输保密通信技术领域，尤其涉及一种基于偏振正交旋转的量子密钥分发时间比特-相位解码装置及包括该装置的量子密钥分发系统。

背景技术

量子保密通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域。基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信可在公开信道实现信息的安全传输。量子密钥分发基于量子力学海森堡不确定关系、量子不可克隆定理等物理原理，能够在用户之间安全地共享密钥，并可以检测到潜在的窃听行为，可应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。

目前，地面量子密钥分发主要基于光纤信道传输，而光脉冲在光纤量子信道传输过程中，因光纤制作存在截面非圆对称、纤芯折射率沿径向不均匀分布等非理想情况，以及光纤在实际环境中受温度、应变、弯曲等影响，产生随机双折射效应。量子密钥分发时间-相位协议采用一组时间基和一组相位基编码，时间基采用两个不同时间位置的时间模式来编码，相位基采用前后光脉冲的两个相位差来编码。受光纤随机双折射的影响，光脉冲经长距离光纤传输后到达接收端时，其偏振态发生了随机变化。时间- 相位编码中的时间基解码不受偏振态变化的影响，然而相位基在干涉解码时，因传输光纤和编解码干涉仪光纤双折射影响，存在偏振诱导衰落问题，导致解码干涉不稳定，造成误码率升高，若增加纠偏设备，增加了系统复杂度和成本，且对架空光缆、路桥光缆等强干扰情况难以稳定应用。对量子密钥分发时间-相位编码方案，如何解决时间比特-相位编码量子密钥分发应用中相位基解码时因偏振诱导衰落引起的相位解码干涉不稳定，以实现稳定高效地进行相位干涉解码是基于现有光缆基础设施进行量子保密通信应用的热点和难题。

实用新型内容

为解决上述问题至少之一，本实用新型提出一种基于偏振正交旋转的量子密钥分发时间比特-相位解码装置和系统。

本实用新型提供至少以下技术方案：

1.一种基于偏振正交旋转的量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述时间比特-相位解码装置包括：

前置分束器，被配置用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及，

与所述前置分束器光耦合的相位解码器，被配置用于对所述第一路光脉冲进行相位解码，

所述相位解码器包括第一分束器、第一合束器以及与所述第一分束器光耦合并与所述第一合束器光耦合的两条子光路，其中

所述第一分束器被配置用于将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；

所述两条子光路用于分别传输所述两路子光脉冲，并用于实现所述两路子光脉冲的相对延时；

所述第一合束器被配置用于将相对延时后的所述两路子光脉冲合束输出，

其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个偏振正交旋转装置，所述偏振正交旋转装置被配置用于将经其传输的一路子光脉冲的两个正交偏振态分别进行偏振正交旋转，使得经由该偏振正交旋转装置后，该一路子光脉冲的两个正交偏振态中的每个偏振态分别变换成与其正交的偏振态，并且