[发明专利]集成化测量设备无关量子密钥分发系统

说明书

集成化测量设备无关量子密钥分发系统。一种量子密钥分发系统，包括发送端及探测端；发送端为需要建立共享密钥的用户持有，探测端为服务提供方持有；发送端包括光源及调制光路，调制光路用于将信息编码至量子态中，其中，光源及调制光路集成在光学芯片上；探测端包含一贝尔态测量装置，以及第一偏振控制器，第一偏振控制器用于对用户进行偏振坐标系对齐，贝尔态测量装置用于将两个用户发送过来的光子进行贝尔态探测，并将有效贝尔态信息发送至发送端；发送端还根据有效贝尔态信息，对原始密钥进行处理，产生共享安全密钥。该系统适合集成小型化，大规模生产制造，降低成本，并且系统选取的偏振编码方案，结合本公开设计的偏振对齐的方法，相比于时间相位编码更适合集成化与高速化。

技术领域

本公开涉及量子密钥分发领域，特别是涉及一种测量设备无关量子密钥分发系统的集成化方案。

背景技术

量子密钥分发(QKD)因其具有无条件的安全性逐渐受到研究人员的重视。它解决的是密钥分发的安全性难题，结合一次一密的加密方式，能够保证双方无条件的安全通信。因此，该技术可广泛应用于高机密性机构。

在现实条件下，因为器件的不完美，存在安全性漏洞可以被黑客利用，其中，探测端的漏洞最容易受到攻击，已知的诸如时移攻击，伪态攻击，致盲攻击等攻击方式。目前，相关技术人员进行了研究，提出一系列方法以改善该问题，但其仍不能满足日益发展的通信安全的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于上述技术问题，本公开提出一种集成化测量设备无关量子密钥分发系统，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一方面，提供了一种量子密钥分发系统，包括发送端及探测端，发送端为需要建立共享密钥的用户持有，探测端为服务提供方持有；发送端包括光源及调制光路，调制光路用于对光源产生的光信号进行调制，将待传输信息编码至量子态中，得到单光子量级的光脉冲，其中，光源及调制光路集成在光学芯片上；探测端包括第一偏振控制器及贝尔态测量装置，第一偏振控制器用于对通信的用户进行偏振对齐，贝尔态测量装置用于对用户发送的光脉冲进行贝尔态探测，并将有效的贝尔态信息发送至发送端；发送端还用于根据有效贝尔态信息，对原始密钥进行处理，产生安全密钥。

可选地，光源为激光，用以产生弱相干光；调制光路包括：窄带滤波器，用于对弱相干光进行滤波，以提高光脉冲的干涉对比度；强度调制器，用于调制滤波后的弱相干光的诱骗态；偏振调制器，用于调制强度调制器输出的光信号的偏振态；可调衰减器，用于将偏振调制器输出的光信号衰减为单光子量级的光脉冲；集成电路，用于产生调制过程中所需的调制信号。

可选地，探测端还包括：干涉分束器，用于对偏振坐标系对齐的发送端发送的光脉冲进行干涉；偏振分束器及第二偏振控制器，用于对干涉后的光脉冲进行偏振投影；贝尔态测量装置包括单光子探测器，用于对偏振投影后的光脉冲进行探测，得到有效贝尔态信息。

可选地，发送端与探测端之间的通信采用测量设备无关的量子密钥分发协议。

可选地，发送端与探测端之间通过单模光纤连接。

可选地，该系统根据量子密钥分发协议选择强度调制器调制的诱骗态的数目及偏振调制器调制的偏振态的数目。

可选地，光源产生的弱相干光处于光纤通信波段。

可选地，窄带滤波器的中心波长和带宽选择干涉对比度最高时的值。

可选地，光源及调制光路集成在硅基光学芯片上。

可选地，用户通过量子信道将光脉冲发送至探测端，探测端通过经典信道将有效的贝尔态信息发送至发送端。

(三)有益效果

本公开提出了一种测量设备无关量子密钥分发系统，有益效果为：