[实用新型]一种量子密钥发射机及分发系统

说明书

本申请提供一种量子密钥发射机及分发系统，涉及量子通信技术领域，其中发射机包括光源、相位编码模块、强度调制器；所述相位编码模块包括第一分束器、第一光路、第二光路、相位调制器以及偏振选择单元，第一光路的光程大于第二光路的光程，第一分束器设置有一个输入端和两个输出端，偏振选择单元设置有两个输入端和一个输出端；光源连接于第一分束器的输入端，第一分束器的两个输出端分别通过第一光路和第二光路连接于偏振选择单元的两个输入端，相位调制器串联于第一光路中，偏振选择单元的输出端连接于强度调制器。本申请的发射机以三种编码状态进行编码，使得分发系统可以基于三态协议实现高效、安全、长距离的量子密钥分发。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，具体涉及一种量子密钥发射机及分发系统。

背景技术

量子密钥分发是量子通信领域的研究热点之一，目前主流的量子密钥分发编码方案是基于BB84协议，BB84协议需要四种编码状态，实现复杂性较高。已经提出的BB84协议的更简单版本是所谓的“三态协议(Three-state Protocal)”，进一步的理论研究表明，三态协议是具有丢失容忍性的，这意味着即使在光源不完善的情况下三态协议也可以在长距离上操作，最重要的是，最新研究表明，三态协议的性能与BB84协议完全相同，这意味着BB84协议中的第四种状态是多余的。

量子密钥分发设备主要由发射机和接收机组成，分别对应量子编码装置和解码装置。现有市场上量子密钥分发设备基本上依据的是BB84协议，而很少有基于三态协议的量子密钥分发系统，尤其是基于两种相位态与一种时间态组成的三态协议的分发系统更是稀少。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种量子密钥发射机及分发系统，其中的发射机能够以两种相位态与一种时间态，即三种编码状态进行编码，使得分发系统能够基于三态协议实现高效、安全、长距离的量子密钥分发。

一种量子密钥发射机，所述发射机包括：光源、相位编码模块、强度调制器；所述相位编码模块包括第一分束器、第一光路、第二光路、相位调制器以及偏振选择单元，所述第一光路的光程大于所述第二光路的光程，所述第一分束器设置有一个输入端和两个输出端，所述偏振选择单元设置有两个输入端和一个输出端；所述光源连接于所述第一分束器的输入端，所述第一分束器的一个输出端通过所述第一光路连接于所述偏振选择单元的一个输入端，所述第一分束器的另一个输出端通过所述第二光路连接于所述偏振选择单元的另一个输入端，所述相位调制器串联于所述第一光路中，所述偏振选择单元的输出端连接于所述强度调制器。

优选地，所述发射机还包括光可变衰减器，所述强度调制器的输出端连接于所述光可变衰减器。

优选地，所述偏振选择单元为第一偏振分束器，所述第一偏振分束器设置有两个输入端和一个输出端。

优选地，所述偏振选择单元包括第二分束器和偏振调制器，所述第二分束器设置有两个输入端和一个输出端，所述偏振调制器设置有一个输入端和一个输出端，所述第二分束器的输出端连接于所述偏振调制器的输入端。

一种量子密钥分发系统包括：如上述任一所述的量子密钥发射机。

优选地，所述量子密钥分发系统还包括接收机，所述接收机包括：接收模块、探测模块，所述接收模块连接于所述探测模块。

优选地，所述接收模块包括第一不等臂干涉仪，所述探测模块包括第一光电探测器，所述第一不等臂干涉仪包括第二偏振分束器和第三分束器，所述第三分束器的输出端连接于所述第一光电探测器。

优选地，所述接收模块还包括第四分束器，所述探测模块还包括第二光电探测器；所述第四分束器的一个输出端连接于所述第一不等臂干涉仪的输入端，所述第四分束器的另一个输出端连接于所述第二光电探测器。