[实用新型]一种高效的相位编码量子密钥分发系统

说明书

一种高效的相位编码量子密钥分发系统，发送端包括依次连接的脉冲激光器、光强调制器、发射端干涉仪、第一相位调制器以及衰减器，发射端干涉仪包括第一偏振分束器，第一偏振分束器第一输入口与其第一输出口连接，第二输入口连接光强调制器的输出口，第二输出口连接第一相位调制器的输入口，接收端包括接收端干涉仪，接收端干涉仪包括光纤分束器、第二偏振分束器及偏振旋转装置。与现有技术相比，本实用新型通过对特殊的干涉仪结构改进，可以将光能量利用率提升至2/3，即可将系统成码率提高至原始方案的4/3倍；发射端干涉仪结构简单，仅由一个偏振分束器构成，降低了设计成本，且易于制作；相位调制器处于干涉仪外部，可以降低系统对调制电压的要求。

技术领域

本实用新型涉及量子相位编码技术领域，特别涉及一种高效的相位编码量子密钥分发系统。

背景技术

量子密钥分发可以为远距离的通信双方提供无条件安全的密钥分发，其信息理论安全性由量子力学的基本原理来保障。然而目前QKD系统的密钥产生速率较低，无法满足现有传统光纤通信的加密需求。常规的相位编码方案为不等臂马赫-增德尔干涉仪方案(美国专利U5307410)。在该方案中，发射端光脉冲经过不等臂干涉仪之后分成前后两个子脉冲，到达接收端后又经过一个相同的干涉仪进一步变成四个脉冲，不考虑器件损耗的情况下，每个脉冲的光功率为总光功率的1/4。其中两个脉冲经过的光程相同(走“长臂+短臂”和“短臂+长臂”的路径)，会在接收端干涉仪第二个分束器进行干涉，另外两个脉冲分别走“长臂+长臂”和“短臂+短臂”的路径不参与干涉而被舍弃。因此干涉峰的光功率为总光功率的1/2，即该方案的光能量利用率为1/2，而最终的安全密钥率与光能量利用率成正比，所以现有方案的安全密钥率可以进一步提高。

实用新型内容

针对现有技术存在以上缺陷，本实用新型提供一种高效的相位编码量子密钥分发系统如下：

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高效的相位编码量子密钥分发系统，包括发送端与接收端，所述发送端包括依次连接的脉冲激光器、光强调制器、发射端干涉仪、第一相位调制器以及衰减器，所述发射端干涉仪包括第一偏振分束器，所述第一偏振分束器第一输入口与其第一输出口连接，第二输入口连接光强调制器的输出口，第二输出口连接第一相位调制器的输入口，

所述接收端包括依次连接的纠偏模块、第二相位调制器、接收端干涉仪以及第一单光子探测器、第二单光子探测器，所述接收端干涉仪包括光纤分束器、第二偏振分束器及偏振旋转装置，所述光纤分束器第一输入口通过偏振旋转装置连接第二偏振分束器的一输入口，所述第二偏振分束器第二输出口连接光纤分束器第一输出口，所述第二偏振分束器第一输出口连接第一单光子探测器，所述光纤分束器第二输出口连接第二单光子探测器，

所述发送端的衰减器与接收端的纠偏模块通过光纤连接。

优选地，所述光纤为单模光纤。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

本实用新型的高效的相位编码量子密钥分发系统通过对特殊的干涉仪结构改进，可以将光能量利用率提升至2/3，即可将系统成码率提高至原始方案的4/3倍；发射端干涉仪结构简单，仅由一个偏振分束器构成，降低了设计成本，且易于制作；相位调制器处于干涉仪外部，可以降低系统对调制电压的要求。

附图说明

图1为本实用新型一种高效的相位编码量子密钥分发系统的原理框图。

图中：发送端100，脉冲激光器110，光强调制器120，发射端干涉仪130，第一偏振分束器131，第一相位调制器140，衰减器150，接收端200，纠偏模块210，第二相位调制器220，接收端干涉仪230，光纤分束器231，第二偏振分束器232，偏振旋转装置233，第一单光子探测器240，第二单光子探测器250。

具体实施方式