[发明专利]量子通信系统和量子密钥生成系统

说明书

量子通信系统包括量子密钥生成系统，其具有光子量子位发生器、色散补偿光纤链路和光子检测器单元；以及通信网络，其具有信号发生器、信号通道和信号接收器。色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合光子量子位发生器和光子检测器单元。此外，色散补偿光纤链路在结构上被配置为以大约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起色散并且以大约0.18dB/Km或更小的衰减率引起衰减，使得由该一个或多个光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元处以至少约10Gbit/sec的比特率被接收。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月1日提交的美国临时申请系列号62/465,423的优先权，该临时申请的内容被本文依赖并通过引用整体并入本文，如同在下面进行了充分阐述。

背景技术

本公开涉及具有色散补偿光纤链路的量子通信系统。更具体地，本公开涉及包括量子密钥生成系统的量子通信系统，该量子密钥生成系统具有使用色散补偿光纤链路光学地耦合以用于提供增加的量子密钥比特率的组件。

发明内容

根据本公开的主题，一种量子通信系统包括：量子密钥生成系统，其具有光子量子位发生器、色散补偿光纤链路、以及光子检测器单元；以及通信网络，其具有信号发生器、信号通道和信号接收器。色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合光子量子位发生器和光子检测器单元。光子量子位发生器在结构上被配置为输出多个光子，每个光子包括量子密钥位信息。光子检测器单元在结构上被配置为接收该多个光子的量子密钥位信息。信号通道在信号发生器和信号接收器之间延伸，并通信地耦合信号发生器和信号接收器。信号发生器在结构上被配置为输出包括一个或多个信号位的信号。信号接收器通信地耦合到光子检测器单元，并且在结构上被配置为在接收到信号时将该一个或多个信号位与量子密钥位信息进行比较。此外，色散补偿光纤链路包括芯和围绕芯的包层，并且在结构上被配置为以约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括约1550nm的波长的光子的色散，并以约0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括约1550nm的波长的光子的衰减，使得由光子量子位发生器输出的该多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元处以至少约10Gbit/sec的比特率被接收。

根据本公开的一个实施例，量子密钥生成系统包括色散补偿光纤链路，该色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合光子量子位发生器和光子检测器单元。色散补偿光纤链路包括芯和围绕芯的包层，并且在结构上被配置为以约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括约1550nm的波长的光子的色散，并以约0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括约1550nm的波长的光子的衰减，使得由光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元处以至少约10Gbit/sec的比特率被接收。

根据本公开的另一个实施例，量子密钥生成系统包括两个光子纠缠链、多个色散补偿光纤链路和两个光子检测器单元。每个光子纠缠链在两个光子检测器单元之间延伸。每个光子纠缠链包括使用该多个色散补偿光纤链路光学地耦合的至少一个光子量子位发生器以及第一和第二终端量子存储器。第一和第二终端量子存储器分别位于光子纠缠链的第一端和第二端处。两个光子纠缠链中的每一个的第一和第二终端量子存储器分别形成第一和第二交叉链量子中继器，以在交叉链量子中继器处生成可测量纠缠粒子。此外，第一和第二光子检测器单元在结构上被配置为分别接收由第一和第二交叉链量子中继器生成的可测量纠缠粒子。

尽管本文主要参考量子密钥生成来描述本公开的概念，但是可以设想，这些概念将享有对任何量子信息通信的适用性。

附图说明

本公开的特定实施例的以下详细描述能够结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记来指示，而且在附图中：

图1示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的包括量子密钥生成系统和通信网络的量子通信系统；