[实用新型]一种双工偏振编码量子密钥分配链路

说明书

一种双工偏振编码量子密钥分配链路，包括结构一致的第一端与第二端，各端均为：激光器依次连接光强调制器、可调衰减器以及环形器第一端口，环形器第二端口与第一偏振分束器第一端口之间通过保偏光纤连接，相位调制器的另一端连接第一偏振分束器第三端口，环形器第三端口与第二偏振分束器第一端口连接，所述第二偏振分束器第二端口、第三端口分别连接第一单光子探测器以及第二单光子探测器。本实用新型量子密钥分配链路，与传统的偏振编码QKD系统的多激光器结构相比，大大降低了系统的复杂度和成本。并且避免了传统方案中由于多激光器接波长不一致导致的侧信道漏洞；并且收端采用主动选基，避免了被动选基时针对非理想分束器的攻击。

技术领域

本实用新型涉及量子偏振编码技术领域，特别涉及一种双工偏振编码量子密钥分配链路。

背景技术

经典密码学基于计算复杂度，而具有并行计算能力的量子计算机的出现将会对经典密码学产生巨大的威胁。量子密钥分配可以为远距离的通信双方提供无条件安全的密钥分配，其信息理论安全性由量子力学的基本原理来保障，可以自然抵御量子计算机。目前，BB84协议量子密钥分配系统日益成熟，已走向实用化。

常规的偏振编码QKD系统制备和测量4种偏振态需要采用多激光器和单光子探测器，典型的偏振编码方案如图1所示。该方案包括发送端Alice、接收端Bob，由激光器、偏振分束器PBS、偏振控制器PC、分束器BS、单光子探测器SPD组成。在发送端，每种偏振态都由一个激光器产生，通过偏振分束器及分束器器等耦合到同一路光纤中。接收端通过分束器分成两路，分成两组基矢，再经过偏振分束器进行偏振分析，之后在单光子探测器上进行探测。这种偏振编码的QKD方案发送端需要4个或8个(产生诱骗态)激光器，接收端需要4个单光子探测器。因此，该系统具有体积大、成本高、系统复杂、安全成码率低等缺点。

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双工偏振编码量子密钥分配链路如下：

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种双工偏振编码量子密钥分配链路，包括第一端与第二端，所述第一端与第二端的结构一致，各端均为：

包括激光器、光强调制器、可调衰减器、环形器、第一偏振分束器、第二偏振分束器、相位调制器、第一单光子探测器以及第二单光子探测器，所述激光器依次连接光强调制器、可调衰减器以及环形器第一端口，所述环形器第二端口与第一偏振分束器第一端口之间通过保偏光纤连接，两端保偏光纤的连接接口进行45°熔接，所述第一偏振分束器第二端口连接相位调制器一端，相位调制器的另一端连接第一偏振分束器第三端口，所述环形器第三端口与第二偏振分束器第一端口连接，所述第二偏振分束器第二端口、第三端口分别连接第一单光子探测器以及第二单光子探测器，

第一端与第二端分别通过各端的第一偏振分束器第四端口连接，且两端连接通路上设置有偏振补偿模块。

优选地，所述第一端与第二端通过单模光纤连接。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

1、本实用新型的双工偏振编码量子密钥分配链路，一个量子密钥分配过程只需要一个激光器和一个相位调制器即可产生BB84协议所需的4种偏振态，与传统的偏振编码QKD系统的多激光器结构相比，大大降低了系统的复杂度和成本。并且避免了传统方案中由于多激光器接波长不一致导致的侧信道漏洞；

2、一个量子密钥分配过程只需要2个单光子探测器，代替传统偏振编码QKD系统的4个探测器来实现信号接收，降低了系统的复杂度和成本。并且收端采用主动选基，避免了被动选基时针对非理想分束器的攻击。

3、两个方向可以同时进行量子密钥分配，系统成码率提高至原始方案的2倍。

4、两个方向的量子密钥分配过程共用同一套偏振编解码模块，且只需要在发端或收端一方进行偏振补偿，降低了系统的复杂度和成本。