[发明专利]一种基于量子随机数的量子密钥分发系统及方法

权利要求书

1.一种基于量子随机数的量子密钥分发系统，其特征在于，包括：F-M系统和随机数生成模块；

所述随机数生成模块用于生成随机比特串；

所述F-M系统用于采用所述随机比特串对激光光源进行量子态调制生成量子密钥并分发；

所述F-M系统包括激光二极管，光衰减器，耦合器C1，耦合器C2，发送方主控模块，接收方主控模块，旋转镜FM1，旋转镜FM2，旋转镜FM3，旋转镜FM4，相位调制器PMa，相位调制器PMb和单光子雪崩二极管；

所述激光二极管用于输出连续的激光；

所述光衰减器用于将接收到的光束强度降到每段时间间隔T内到达的平均光子数小于1的水平；

所述旋转镜FM1用于将耦合器C1分出的沿短臂传输的脉冲反射回耦合器C1；

所述相位调制器PMa用于将耦合器C1分出的沿长臂传输的脉冲进行调制；

所述旋转镜FM2用于将相位调制器PMa调制后的脉冲反射回耦合器C1；

所述耦合器C1用于将激光二极管发出的激光分成两束，以及，将反射回的两束激光进行耦合；

所述耦合器C2用于将光衰减器发送的脉冲分为两束；以及，将反射回的两束激光进行耦合；

所述旋转镜FM3用于将耦合器C2分出的沿短臂传输的脉冲反射回耦合器C2；

所述相位调制器PMb用于将耦合器C2分出的沿长臂传输的脉冲进行调制；

所述旋转镜FM4用于将相位调制器PMb调制后的脉冲反射回耦合器C2；

所述单光子雪崩二极管用于探测耦合器C2发出的脉冲；

所述发送方主控模块用于控制光开关与端口的开断，以及控制激光光源量子态的调制；

所述接收方主控模块用于控制对接收到的激光量子态进行测量；

所述激光二极管的输出端设光开关S1，光衰减器的输入端设端口P1，耦合器C1的输入端设端口P2，光衰减器的输出端设光开关S2，耦合器C2的输入端设端口P3；

所述随机数生成模块的输入端设端口P4；

所述量子密钥分发系统在随机数生成阶段，光开关S1与端口P1连通，光开关S2与端口P4连通；

所述量子密钥分发系统在密钥分发阶段，光开关S1与端口P2连通，光开关S2与端口P3连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于量子随机数的量子密钥分发系统，其特征在于，所述发送方主控模块具体用于，

在随机数生成阶段，控制光开关S1与端口P1连通，光开关S2与端口P4连通；

在密钥分发阶段，控制光开关S1与端口P2连通，光开关S2与端口P3连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于量子随机数的量子密钥分发系统，其特征在于，所述发送方主控模块具体用于，

调用随机数生成模块生成的随机比特串对激光光源量子态进行调制。

4.根据权利要求1所述的一种基于量子随机数的量子密钥分发系统，其特征在于，所述光衰减器具体用于，

当光开关S1与端口P1连通时，将激光二极管发出的激光强度降到每段时间间隔内到达的平均光子数小于1的水平；

当光开关S1与端口P2连通时，将耦合器C1耦合后的脉冲降到每段时间间隔内到达的平均光子数小于1的水平。

5.根据权利要求1所述的一种基于量子随机数的量子密钥分发系统，其特征在于，所述接收方主控模块具体用于，

对单光子雪崩二极管探测到的量子态进行测量；

以及，将测量结果通过经典信道进行基矢比对，得出筛选后的密钥。

6.根据权利要求1所述的一种基于量子随机数的量子密钥分发系统，其特征在于，所述光开关S1和光开关S2为机械式光开关。