[发明专利]具有低损耗色散限制光纤的量子密钥分发系统

权利要求书

1.一种量子通信系统，包括：

量子密钥生成系统，所述量子密钥生成系统包括光子量子位发生器、低损耗色散限制光纤和光子检测器单元；以及

通信网络，所述通信网络包括信号发生器、信号信道和信号接收器；其中：

所述低损耗色散限制光纤在所述光子量子位发生器和所述光子检测器单元之间延伸并且光学地耦合所述光子量子位发生器和所述光子检测器单元，所述低损耗色散限制光纤具有长度L；

所述光子量子位发生器在结构上被配置为输出多个光子，所述多个光子各自包括量子密钥位信息；

所述光子检测器单元在结构上被配置为接收所述多个光子的所述量子密钥位信息；

所述信号信道在所述信号发生器和所述信号接收器之间延伸并且通信地耦合所述信号发生器和所述信号接收器；

所述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；

所述信号接收器通信地耦合到所述光子检测器单元，并且在结构上被配置为在接收到所述信号时将所述一个或多个信号位与所述量子密钥位信息进行比较；以及

所述低损耗色散限制光纤

光纤包括芯和围绕所述芯的包层，并且在结构上被配置为限制具有约1550nm的波长的光子脉冲以约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率的色散，并且诱发包括约1550nm的所述波长的光子以约0.175dB/km或更小的衰减率的衰减，使得由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的所述量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少10Gbit/sec的比特率被接收。

2.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述芯包括基于二氧化硅的玻璃，并且L在200km至1000km之间。

3.如权利要求2所述的量子通信系统，其特征在于，所述芯的二氧化硅玻璃掺杂有K、Cl、F或它们的组合。

4.如权利要求1或2所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色散限制光纤包括阶跃折射率分布。

5.如权利要求1或2或3所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色散限制光纤包括抛物线折射率分布。

6.如前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特性在于，所述芯包括从约2.2μm到约3μm的半径。

7.如前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色散限制光纤的所述芯包括从约-0.1到约0.2的相对折射率Δ₁，其中：

Δ₁包括(n₁-n_s)/n_s；

n₁包括所述芯的折射率；以及

n_s包括纯二氧化硅的折射率。

8.如权利要求1-6中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色散限制光纤的所述包层包括从约-0.4到约-0.7的相对折射率Δ₂，其中：

Δ₂包括(n₂-n_s)/n_s；

n₂包括所述包层的折射率；以及

n_s包括纯二氧化硅的折射率。

9.如前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色线限制光纤包括约1200nm或更小的截止波长。

10.如前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色散限制光纤包括从约7.5μm到约9.0μm的模场直径。

11.如前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述低损耗色散限制光纤包括从约40μm²到约55μm²的有效面积。