[发明专利]片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片

说明书

本发明公开了一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片，包括第一可调光分路器，用于将输入光信号可调节分光，配置不同量子密钥分发协议解码需求；第二可调光分路器和第三可调光分路器，用于将输入光信号可调节分光，二者结构参数相同；第一光延迟线和第二光延迟线，二者结构参数相同，用于延迟输入光信号；第一相位调制器和第二相位调制器，用于调节输入光信号的相位，二者结构参数相同；第四可调光分路器和第五可调光分路器，用于将输入光信号可调节分光，二者结构参数相同；各单元均为光波导结构，集成在同一衬底上。本发明可满足多协议量子密钥分发解码需求，结构紧凑、集成度高、稳定性好，利于低成本推广应用。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片。

背景技术

量子通信是量子力学和通信理论相结合产生的交叉学科，诞生30年来，已经从理论构想向实用化过渡。随着量子计算机的发展，经典的加密技术面临着前所未有的挑战。2018年1月，英特尔在美国拉斯维加斯消费电子展上发布具有49量子比特的超导量子测试芯片。2018年3月，谷歌展示了最新研制的72量子比特的可编程超导量子处理器“Bristlecone”，并称这一处理器有望实现“量子优越性”。2019年9月，IBM推出全球首台53位的量子计算机，并将付诸商用。计算机领域的研究人员将拥有50量子比特的量子计算机称为“量子霸权”，它可以实施目前常规的超级计算机所不能完成的任务。量子计算机的并行计算能力提高了计算效率并将运算速度提高几个数量级，这使得目前广泛应用的密码体制无法抵抗量子计算的穷举攻击(至少在理论上)。因此，研究可以抵抗量子计算攻击的量子保密通信技术势在必行。

相对于传统的密码通信，基于量子密钥分发的量子保密通信系统的安全性是基于量子力学的基本原理而不是数学计算的复杂性，利用海森堡不确定性原理和未知量子态不可克隆原理来发现窃听的存在，在理论上确保了信息的无条件安全性。目前，量子密钥分发系统中的解码端多采用分立光学元件搭建而成，体积大、结构复杂、稳定性差、成本高，且一个解码端仅支持单一的量子密钥分发协议，灵活性、适配性差，不利于推广应用，因此，亟需设计一种结构紧凑、集成度高、稳定性好、低成本的片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本发明提供了一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片，该芯片可满足多协议解码需求，结构紧凑、集成度高、稳定性好，利于低成本推广应用。

(二)技术方案

本发明提供了一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片，包括：

第一可调光分路器2，其上配置不同量子密钥分发协议，且包括第一输出端口和第二输出端口；

第二可调光分路器3，包括第三输出端口和第四输出端口，且其输入端口与所述第一输出端口相连；

第三可调光分路器4，包括第五输出端口和第六输出端口，且其输入端口与所述第二输出端口相连，所述第三可调光分路器4与所述第二可调光分路器3的结构参数相同；

第一光延迟线5，其输入端口与所述第三输出端口相连；

第一相位调制器7，其输入端口与所述第四输出端口相连；

第二光延迟线6，其输入端口与所述第五输出端口相连，所述第二光延迟线6与所述第一光延迟线5的结构参数相同；

第二相位调制器8，其输入端口与所述第六输出端口相连，所述第二相位调制器8与所述第一相位调制器7的结构参数相同；

第四可调光分路器9，包括两输入端口，分别与第一光延迟线5和第一相位调制器7的输出端口相连；