[发明专利]用于缓解光子检测器的检测器时滞的量子通信方法和系统

说明书

一种旨在缓解光子检测器的时滞效应的量子密钥生成系统，该系统包括光子发生器、光子路径、通道开关、以及光子检测器单元。光子路径在光学上耦合光子发生器和通道开关。该通道开关被设置于光子路径与光子检测器单元之间并且在光学上耦合到该光子路径和光子检测器单元。光子检测器单元包括多个光子检测器以及多个检测器单元子通道。该多个检测器单元子通道中的每一个检测器单元子通道在光学上将该通道开关与该多个光子检测器中的单独光子检测器耦合。该通道开关可以在多个光学接合位置之间致动。此外，该通道开关的每一个光学接合位置在光学上将光子路径与该多个光子检测器中的光子检测器耦合。多个量子存储器可以分别布置在该开关与该多个光子检测器之间。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月15日提交的美国临时申请序列No.62/631,129的优先权权益，该临时申请的内容被本文依赖并通过引用整体并入本文。

背景技术

本公开涉及具有光子检测器单元的量子通信系统。更具体地，本公开涉及包括具有多个光子检测器的光子检测器单元的量子通信系统，并且涉及缓解光子检测器的检测器时滞的方法和系统。

发明内容

根据本公开的主题，一种量子密钥生成系统包括光子发生器、光子路径、通道开关、以及光子检测器单元。光子路径在光学上耦合光子发生器和通道开关。该通道开关被设置于光子路径与光子检测器单元之间并且在光学上耦合到该光子路径和光子检测器单元。光子检测器单元包括多个光子检测器以及多个检测器单元子通道。该多个检测器单元子通道中的每一个检测器单元子通道在光学上将该通道开关与该多个光子检测器中的单独光子检测器耦合。该通道开关可以在多个光学接合位置之间致动。此外，该通道开关的每一个光学接合位置在光学上将光子路径与该多个光子检测器中的光子检测器耦合。

根据本公开的一个实施例，一种传达信息的方法包括使用光子发生器来生成具有多个光子脉冲的光子脉冲序列。该光子发生器经由光子路径在光学上耦合到通道开关。该通道开关被设置于光子路径与光子检测器单元之间并且在光学上耦合到该光子路径和光子检测器单元，该光子检测器单元具有多个光子检测器以及多个检测器单元子通道。该多个检测器单元子通道中的每一个检测器单元子通道在光学上将该通道开关与该多个光子检测器中的单独光子检测器耦合。该通道开关可以在多个光学接合位置之间致动。此外，该通道开关的每一个光学接合位置在光学上将光子路径与该多个检测器单元子通道中的检测器单元子通道耦合。该方法进一步包括切换该通道开关的光学接合位置以使得光子脉冲序列中的在时间上相邻的光子脉冲被输出到多个检测器单元子通道中的不同检测器单元子通道中。

根据本公开的又一实施例，一种传达信息的方法包括使用光子发生器来生成光子脉冲序列。该光子脉冲序列包括各自具有多个光子脉冲的多个光子脉冲子序列，该多个光子脉冲各自具有量子位信息。光子发生器经由光子路径在光学上耦合到通道开关。该通道开关被设置于光子路径与光子检测器单元之间并且在光学上耦合到该光子路径和光子检测器单元，该光子检测器单元包括多个光子检测器、多个检测器单元子通道、以及多个量子存储器。该通道开关可以在多个光学接合位置之间致动。此外，该通道开关被定位于与第一检测器单元子通道光学接合以使得包括各自具有脉冲序列时段的第一多个光子脉冲的第一光子脉冲子序列被第一量子存储器吸收，并且该第一多个光子脉冲中的每一者的量子位信息之后由第一量子存储器以量子存储器时段释放并由第一光子检测器接收。该方法进一步包括将通道开关切换成与第二检测器单元子通道光学接合以使得包括具有脉冲序列时段的第二多个光子脉冲的第二光子脉冲子序列被第二量子存储器吸收，并且该第二多个光子脉冲中的每一者的量子位信息之后由第二量子存储器以该量子存储器时段释放并由第二光子检测器接收。此外，该量子存储器时段比脉冲序列时段长。

尽管本公开的概念在本文中主要参考量子密钥生成来描述，但是可以预期，这些概念将适用于任何量子信息通信。

附图说明

本公开的特定实施例的以下具体实施方式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：