[发明专利]同时传输经典信息和进行量子密钥分发的系统及方法

权利要求书

1.一种同时传输经典信息和进行量子密钥分发的系统，包括脉冲激光器、调制模块、可调光衰减器模块、信道传输模块、偏振控制器、光学放大器、探测器，其特征在于，其中：

所述脉冲激光器，用于产生一组连续的相干光脉冲，用于将量子信息和经典信息调制到相干光脉冲上，相干光脉冲作为信息的载体在信道中传输，得到相干光脉冲；

所述调制模块，用于通过相位调制方法，分别将经典信息和量子信息编码调制到脉冲激光器产生的相干光脉冲的单个相干态上；

所述可调光衰减器模块，用于将调制后的相干态衰减到具有量子特性级别，将衰减后的信号与参考脉冲进行时分偏振复用，得到时分偏振复用后的信号；

所述信道传输模块，用于信道传输模块将时分偏振复用后的信号通过自由空间链路中传输给接收方，利用公式，计算自由空间链路的损耗，其中，T表示自由空间链路的信道透射率，π表示圆周率，w₀表示时分偏振复用后信号的光斑尺寸，a_R表示接收方的接收器孔径，λ表示时分偏振复用后信号的载波波长，z表示发送端和接收端之间的成码距离；

所述偏振控制器，用于对从自由空间路中传输后的信号，利用偏振控制器，对接收到从自由空间路中传输后的信号调整偏振态，得到处理之后的偏振态信号；

所述光学放大器，用于对偏振态信号进行放大，直至增益效果趋于稳定，得到放大后的信号；与光学放大器对应的探测器对探测放大后的信号解调后，得到载体上的经典信息和量子信息。

2.根据权利要求1所述同时传输经典信息和进行量子密钥分发的系统，其特征在于，所述光学放大器包括理想的相敏感放大器和实际的相不敏感放大器，当接收端选择理想的相敏感放大器时，则接收端选择零差探测器，当接受端选择实际的相不敏感放大器时，则接收端选择外差探测器。

3.根据权利要求1所述系统的一种同时传输经典信息和进行量子密钥分发方法，其特征在于，在自由空间和有限码长条件下，对经典通信和量子通信同步传输的密钥分发系统的传输距离进行增大，该方法的步骤包括如下：

步骤1，获得相干光脉冲：

所述脉冲激光器，用于产生一组连续的相干光脉冲，用于将量子信息和经典信息调制到相干光脉冲上，相干光脉冲作为信息的载体在信道中传输，得到相干光脉冲；

步骤2，调制信息在相干光脉冲上：

调制模块采用相位调制方法，分别将经典信息和量子信息编码调制到脉冲激光器产生的相干光脉冲的单个相干态上；

步骤3，衰减调制后的相干光脉冲到合适的强度：

可调光衰减器模块将调制后的相干态衰减到具有量子特性级别，将衰减后的信号与参考脉冲进行时分偏振复用，得到时分偏振复用后的信号；

步骤4，通过自由空间信道传输时分偏振复用后的信号：

信道传输模块将时分偏振复用后的信号通过自由空间链路中传输给接收方，利用下式，计算自由空间链路的损耗：

其中，T表示自由空间链路的信道透射率，π表示圆周率，w₀表示时分偏振复用后信号的光斑尺寸，a_R表示接收方的接收器孔径，λ表示时分偏振复用后信号的载波波长，z表示发送端和接收端之间的成码距离；

步骤5，对接收到的信号进行处理：

偏振控制器对从自由空间路中传输后的信号，利用偏振控制器，对接收到从自由空间路中传输后的信号调整偏振态，得到处理之后的偏振态信号；

步骤6，处理偏振态信号：

光学放大器对偏振态信号进行放大，直至增益效果趋于稳定，得到放大后的信号；

步骤7，与光学放大器对应的探测器，探测放大后的信号解调后，得到载体上的经典信息和量子信息。