[发明专利]量子密钥分配系统及其解码方法

说明书

一种量子密钥分配系统及解码方法，该系统包括：发送端制备量子光，对量子光进行随机量子态调制，将调制后的量子光衰减为单光子并送入信道；接收端对单光子进行随机量子态解调，对解调后的光子进行干涉，并使用单光子探测器探测干涉后的光子。该解码方法包括：通过判断系统接收端中的单光子探测器是否输出探测信号；若没有探测信号输出，接收端随机数产生模块输出保持不变；若有探测信号输出，接收端随机数产生模块则更新随机数输出，加载至解码驱动模块，使用新的解码随机数对单光子探测器下一次探测的信号进行解码。该方法可大幅降低解码驱动复杂度及接收端的随机数需求量，降低生产成本，同时提高量子密钥分配系统的编解码速率。

技术领域

本公开涉及量子通信及信息安全领域，特别是涉及一种量子密钥分配系统及其解码方法。

背景技术

目前量子保密通信的研究主要集中在量子密钥的分发上。时至今日，由于Intenet及各种局域网的开通，银行业务中电子支付系统的广泛应用等，安全性成为首先考虑的问题之一，这给量子密钥分配系统的应用提供了巨大的空间，量子保密通信技术的实用化已是一个明显的趋势，量子保密通信技术必将应用于实际的保密通信系统。相关技术中，量子密钥分配系统接收端解码过程中随机数需求量大，且解码驱动复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于上述技术问题，本公开提出一种量子密钥分配系统及其解码方法，用于至少解决上述技术问题。

(二)技术方案

根据本公开实施例的第一方面，提供一种解码方法，用于量子密钥分配系统的解码，方法包括：制备量子光，对量子光进行随机量子态调制；将调制后的量子光衰减为单光子；对单光子进行随机量子态解调，并对解调后的光子进行干涉；使用单光子探测器探测干涉后的光子，判断单光子探测器是否输出探测信号；若是，则更新随机量子态解调过程中所需的解码随机数，得到新的解码随机数，根据新的解码随机数对单光子探测器下一次探测的光子进行解码。

可选地，制备量子光包括：产生窄脉冲光源；对窄脉冲光源进行随机强度调制，得到包括信号态、诱骗态和真空态的量子光。

可选地，对量子光进行随机量子态调制，包括：对量子光进行0或π/2或π或3π/2的相位调制。

可选地，对单光子进行随机量子态解调，包括：对单光子进行0或π/2的相位解调。

可选地，对单光子进行随机量子态解调，包括：对单光子进行0或π/2或π或3π/2的相位解调。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种量子密钥分配系统，包括发射端及接收端，发射端及接收端通过量子信道连接，发射端包括：量子光制备模块，用于制备量子光；第一干涉仪，用于对量子光进行随机量子态调制；编码驱动模块，用于驱动第一干涉仪对量子光进行随机量子态调制；光衰减器，用于将调制后的量子光衰减为单光子；第一环形器，用于将单光子传输至接收端；接收端包括：第二环形器，用于接收第一环形器传输的单光子；第二干涉仪，用于对单光子进行随机量子态解调，并对解调后的光子进行干涉；解码驱动模块，用于驱动第二干涉仪对单光子进行随机量子态解调；单光子探测器，用于探测干涉后的光子；随机数产生模块，用于在单光子探测器输出探测信号后，更新随机量子态解调过程中所需的解码随机数，得到新的解码随机数，加载至解码驱动模块，使得解码驱动模块驱动第二干涉仪根据新的解码随机数对单光子探测器下一次探测的光子进行解码。

可选地，第一干涉仪或第二干涉仪包括：2×2分光器，其同一侧两端口作为第一干涉仪或第二干涉仪的输入端和输出端，另一侧的两端口中一端口连接一个法拉第反射镜，另一端口依次连接相位调制器及一个法拉第反射镜，构成两支干涉臂。