[发明专利]一种基于主动基矢选择的偏振解码装置及方法

说明书

本申请提供的一种基于主动基矢选择的偏振解码装置及方法，偏振解码装置包括主动基矢选择组件、解码组件以及探测组件，其中解码组件可将正交的偏振态解析为时域上的两个分量或者空域上的两个分量，因此单光子探测器可被配置为在时域上探测解析后的两个分量，也可配置为在空域上探测解析后的两个分量，两只单光子探测器即可完成四偏振态的测量，相对于现有技术而言低了系统的复杂度和成本，此外解码组件可以采用偏振分束器将正交的偏振态解析为时域上能量相等的两个分量或者空域上能量相等的两个分量，具有较高的信道适用性；主动基矢选择组件能够实现基矢的主动选择，避免了被动选基时针对非理想分束器的攻击。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，具体涉及一种基于主动基矢选择的偏振解码装置及方法。

背景技术

量子保密通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域。基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信可在公开信道实现信息的安全传输。最常用的量子保密通信的一种方式采用BB84协议的偏振编码进行量子密钥分发，偏振编码量子密钥分发通常采用两组正交偏振态进行编码，接收端通过偏振解码装置进行偏振解码，完成偏振编码量子密钥分发。

现有的一种用于上述偏振编码量子密钥分发的偏振解码装置如图1所示，包括分束器，第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器以及第四单光子探测器，所述分束器的两个出射端口分别连接第一偏振控制器与第二偏振控制器，所述第一偏振控制器与所述第一偏振分束器连接，所述第一偏振分束器的两个端口分别连接第一单光子探测器和第二单光子探测器，所述第二偏振控制器与所述第二偏振分束器连接，所述第二偏振分束器两个端口分别连接第三单光子探测器和第四单光子探测器。

现有的偏振解码装置具体解码原理如下：经过第一偏振控制器和第二偏振控制器选择基矢，再经过偏振分束器实现偏振解码，最后通过第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器以及第四单光子探测器的响应实现信息探测。本申请以|H、|V、|+、|-四种偏振态为例说明，假设第一偏振控制器和第一偏振分束器用于解码|H和|V偏振正交基，然后通过第一单光子探测器或第二单光子探测器的响应，以得知|H或|V；假设第二偏振控制器和第二偏振分束器用于解码|+和|-偏振正交基，然后通过第三单光子探测器或第四单光子探测器的响应，以得知|+或|-。

上述的解码装置至少需要4个单光子探测器，因此现有的解码装置具有体积大、成本高等缺点。

发明内容

本申请提供一种基于主动基矢选择的偏振解码装置及方法，以解决现有技术中解码装置具有体积大、成本高等缺点的问题。

一种基于主动基矢选择的偏振解码装置，该偏振解码装置包括主动基矢选择组件、解码组件以及探测组件：

所述主动基矢选择组件包括输入端口、基矢选择器、第一输出端口以及第二输出端口，所述基矢选择器用于若选择第一基矢解码则将所述输入端口输入的光脉冲传输至第一输出端口，若选择第二基矢解码则将所述输入端口输入的光脉冲传输至第二输出端口；

其中，所述基矢选择器包括光分束端、光合束端、第一光路、第二光路以及相位调制器；

所述第一光路的光程与第二光路的光程相等，所述相位调制器设置于所述第一光路或第二光路上，所述光合束端具有两个出口，该两个出口分别与第一输出端口和第二输出端口连接；

所述光分束端与所述输入端口连接，所述光分束端用于将输入的光脉冲分成两个光脉冲，一个光脉冲经第一光路到达光合束端，另一个脉冲经第二光路到达光合束端；

所述相位调制器被配置为选择第一基矢解码时，用于将所述第一光路和第二光路中的光脉冲相位差调节为ΔΦ₁，则光合束端将所述第一光路和第二光路中的光脉冲合束后输入第一输出端口；