[发明专利]跨介质下设备无关及离散调制连续变量量子密钥分发系统

权利要求书

1.跨介质下设备无关及离散调制连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，由发射端、接收端爱丽丝、接收端鲍勃和传输介质组成；所述发射端由信任的中间方负责制备和发送量子态，并做减光子操作；所述接收端爱丽丝用于接收和检测量子态，并将检测结果通过经典信道(20)传输给接收端鲍勃；所述接收端鲍勃用于接收和检测量子态，并将检测结果通过经典信道(20)传输给接收端爱丽丝；所述传输介质由大气、海水、海面(14)和经典信道(20)组成，发射端和接收端爱丽丝位于大气中，接收端鲍勃位于海面(14)以下；

所述发射端包括：

第一激光器(1)，生成相干光；脉冲调制器(2)，将相干光调制成频率为10MHz的脉冲相干光信号；信号源(3)，将数字信号转化为模拟电信号，并控制脉冲调制器(2)和调制器(5)；第一光束分束器(4)，对相干光信号进行分离；调制器(5)，对分离后的相干光信号进行振幅调制；第二光束分束器(6)，对调制后的相干光信号进行分离；第一减光子操作(7)，对分离后的50％相干光信号进行减光子操作，并发送给接收端鲍勃；第二减光子操作(8)，对分离后的50％相干光信号进行减光子操作，并发送给接收端爱丽丝；

所述接收端爱丽丝包含：

第一动态偏振器(9)，对第二减光子操作(8)后的相干光信号进行偏振反馈控制；第三光束分束器(10)，将第一动态偏振器(9)接收到的光信号进行分离；第一电光探测器(11)和第二电光探测器(12)，分别检测分离后的光信号；第一差分放大器(13)，将第一电光探测器(11)和第二电光探测器(12)检测结果进行差分放大；

所述接收端鲍勃包含：

第二动态偏振器(15)，对第一减光子操作(7)后的相干光信号进行偏振反馈控制；第四光束分束器(16)，将第二动态偏振器(15)接收到的光信号进行分离；第三电光探测器(17)和第四电光探测器(18)，分别检测分离后的光信号；第二差分放大器(19)，将第三电光探测器(17)和第四电光探测器(18)检测结果进行差分放大。

2.根据权利要求1所述的跨介质下设备无关及离散调制连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，所述第一激光器(1)能生成波长为450-550nm之间的相干光；所述脉冲调制器(2)能调制波长为400-600nm之间的相干光，最高带宽能支持12.5Gb/s；所述信号源(3)需生成5V，10MHz的脉冲型号，最高能支持50GS/s采样频率；第一光束分束器(4)的光束分束比为1：99；调制器(5)，需支持波长为400-600nm之间相干光并做衰减处理，最高带宽支持10GHz；第二光束分束器(6)、第三光束分束器(10)和第四光束分束器(16)的光束分束比均为50：50。

3.根据权利要求1所述的跨介质下设备无关及离散调制连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，所述第一减光子操作(7)和第二减光子操作(8)分别都包含一个光束分束器和一个探测器，第一减光子操作(7)和第二减光子操作(8)中光束分束器的透射率在0.75-0.85之间。

4.根据权利要求1所述的跨介质下设备无关及离散调制连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，所述信任的中间方与接收端爱丽丝之间通过大气信道传输光信号；信任的中间方与接收端鲍勃之间先通过大气信道，后经过海面(14)再由海水信道传输光信号。

5.如权利要求1所述的跨介质下设备无关及离散调制连续变量量子密钥分发系统的离散调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，设备无关的连续量子密钥分发发送步骤为：信任的中间方制备并调制八态量子态，经减光子操作后分别将量子态发送给接收端爱丽丝和接收端鲍勃；

步骤S2，设备无关的连续量子密钥分发检测步骤为：由接收端爱丽丝和接收端鲍勃分别进行检测以获取各自初始连续密钥数据；

步骤S3，设备无关的连续量子密钥分发交换步骤为：接收端爱丽丝和接收端鲍勃通过经典信道(20)相互告知检测结果，并最终计算出离散系统的安全比特密钥。