[发明专利]用于量子通信的发射端、接收端和系统

说明书

本发明提供用于量子通信的发射端、接收端和系统，其中，发射端包括：光学编码单元，被配置为制备第一偏振光，并以第一偏振光的偏振态作为偏振基准对待传送信息进行编码，以得到包括待传送信息的量子光；信标光制备单元，被配置为制备第二偏振光，其中，第二偏振光的偏振态与第一偏振光的偏振态相同；波分复用器，被配置为将第二偏振光作为信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端发射合束后的量子光和信标光。本发明所提供的用于量子通信的发射端、接收端和系统能够在不中断解码的情况下对经由自由空间接收到的量子光的偏振态进行偏移补偿。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子通信的发射端、接收端和系统。

背景技术

在基于自由空间的量子密钥分发（Quantum Key Distribution，简称QKD）系统中，量子光的偏振态会在经由自由空间从发射端传送至接收端的过程中因各种干扰而发生偏移，这会导致发射端所传送的量子光无法被接收端正确解码或者在接收端出现相对高的解码错误率。

在相关技术中，通常采用在接收端解码之前针对量子光的H偏振态、V偏振态、P偏振态和N偏振态分别进行偏移补偿的方式来解决上述问题。然而，这种偏移补偿方式不仅会中断系统的解码过程，导致成码率降低，而且还会耗费很多的光学器件。

发明内容

本发明的目的在于提供用于量子通信的发射端、接收端和系统。

根据本发明的一方面，提供一种用于量子通信的发射端，发射端包括：光学编码单元，被配置为制备第一偏振光，并以第一偏振光的偏振态作为偏振基准对待传送信息进行编码，以得到包括待传送信息的量子光；信标光制备单元，被配置为制备第二偏振光，其中，第二偏振光的偏振态与第一偏振光的偏振态相同；波分复用器，被配置为将第二偏振光作为信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端发射合束后的量子光和信标光。

根据本发明的一个实施例，编码是基于BB84协议进行的。

根据本发明的一个实施例，光学编码单元包括：第一光源，被配置为发射第一光束；第一起偏器，被配置为将第一光束变成第一偏振光；偏振态制备单元，被配置为以第一偏振光的偏振态作为偏振基准将待传送信息转换成具有预定偏振态的偏振脉冲，其中，预定偏振态是H偏振态、V偏振态、P偏振态和N偏振态中的一者；诱骗态制备单元，被配置为对偏振脉冲进行诱骗态处理，以得到量子光。

根据本发明的一个实施例，信标光制备单元包括：第二光源，被配置为发射第二光束；第二起偏器，被配置为将第二光束变成第二偏振光。

根据本发明的一个实施例，发射端还包括：随机数生成器，被配置为生成待传送信息。

根据本发明的一个实施例，第一偏振光的偏振态是H偏振态、V偏振态、P偏振态和N偏振态中的一者。

根据本发明的另一方面，提供一种用于量子通信的接收端，接收端包括：接收望远镜，被配置为经由自由空间从发射端接收光束；波分复用器，被配置为从所接收到的光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元，被配置为从量子光中解码出待传送信息；偏振检测单元，被配置为检测信标光的偏振态是否发生偏移；偏振控制器，被配置为响应于信标光的偏振态发生偏移而针对所接收到的光束调整偏振基准，以对量子光的偏振态进行偏移补偿。

根据本发明的一个实施例，偏振控制器设置在接收望远镜与波分复用器之间。

根据本发明的一个实施例，信标光的偏振态发生偏移是基于信标光的入射光功率未达到最大而被确定的。

根据本发明的一个实施例，偏振检测单元包括：检偏器，被配置为从信标光中分束出正交的两束光；光电检测器，被配置为将两束光中的一束光的入射光功率作为信标光的入射光功率进行检测，并将检测到的信标光的入射光功率反馈至偏振控制器。