[实用新型]基于单光子通信技术的量子通信系统

说明书

本实用新型公开了一种基于单光子通信技术的量子通信系统，包括发送端、传输光路和接收端，所述发送端包括发送端FPGA控制器以及与该发送端FPGA控制器电性连接的同步光激光器、第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、调制光路，且所述同步光激光器与第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器输出不同频率的光信号；所述接收端包括接收端FPGA控制器以及与该接收端FPGA控制器电性连接的解调光路、同步光探测器、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器、第四单光子探测器。其显著效果是：提高了整个系统的工作频率与密钥生成速率，安全性高，适用范围广。

技术领域

本实用新型涉及到氮气弹簧机械加工设备技术领域，具体涉及一种基于单光子通信技术的量子通信系统。

背景技术

计算技术和计算理论的飞速发展严重威胁着公钥密码的安全性，私钥密码体系虽具有极高的安全性，但分发难题限制了其大范围应用。量子通信以光子或纠缠光子对作为通信的物理载体，以光子的偏振、相位等量子属性作为信息编码对象，在通信双方之间实现安全的量子密钥分配(quantumkeydistribution,QKD)，在此基础上利用“一次一密”密码可实现信息安全的保密通信。

作为已知的绝对安全的通信手段，量子保密通信在国家安全、国民经济中具有重大的实用价值。在量子通信系统中，采用基于光纤传输介质的单光子通信技术可以提升通信系统的最大可承受信道损耗，进而可以实现让传输距离变得更远。基于BB84协议开发的单光子保密通信装置将会获得广泛的应用。

目前，常见的量子密钥分发系统是一种应用BB84量子密钥分发协议的基于四种偏振态编码的量子密钥分发系统。现有QKD设备间通信是将经典信道省去了，取而代之的是直接与量子信道分时复用，从而保证系统的安全性更好。但是，这样同样带来了一个问题，由于单光子信号在信道传输中不可避免的会有损耗，密钥生成率本就不高，再加上对基信息需要走同一根光纤，这个时间不可避免的会加长，因此密钥生成率会进一步地降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于单光子通信技术的量子通信系统，该系统在保证产生量子密钥的同时进行对基过程，可以提高整个系统的工作频率与密钥生成速率，且安全性高。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于单光子通信技术的量子通信系统，其关键在于：包括发送端、传输光路和接收端，

所述发送端包括发送端FPGA控制器以及与该发送端FPGA控制器电性连接的同步光激光器、第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、调制光路，且所述同步光激光器与第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器输出不同频率的光信号；

所述接收端包括接收端FPGA控制器以及与该接收端FPGA控制器电性连接的解调光路、同步光探测器、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器、第四单光子探测器；

所述发送端FPGA控制器用于同时触发同步光探测器和第一～第四激光器中的某一路激光器发出同步光信号和量子光信号；所述调制光路对量子光信号的偏振态进行调制将密钥信息形成量子光密钥信号，同时调制光路将量子光密钥信号和同步光信号合束后输出到所述传输光路；

所述解调光路经传输光路接收光信号，并将接收到的两种频率的光信号分束成同步光和量子光，其中同步光信号送入同步光探测器，同步光探测器输出同步信号至接收端FPGA控制器；接收端FPGA控制器收到同步信号后，按照特定的时序产生触发信号触发单光子探测器工作；量子光信号经解调光路处理后根据偏振状态送至相应的第一～第四单光子探测器中的某一路，单光子探测器对量子光信号进行探测后将探测数据发送给接收端FPGA控制器，接收端FPGA控制器对单光子探测器的探测信号进行采样、处理后输出量子密钥。