[发明专利]一种两节点测量设备无关量子密钥分发系统

摘要

本发明公开一种两节点测量设备无关量子密钥分发系统，将两个独立激光器和测量装置Charlie都放置在同一个节点上，即均放置在Alice端或Bob端，形成两节点双向传输的量子密钥分发系统。本发明采用两节点结构，并利用法拉第共轭旋转效应和设计相同的传输路径，有效地解决了目前三节点测量设备无关量子密钥分发系统因偏振变化、相位漂移、相位参考系不统一、时间抖动等因素造成稳定性差的问题，实现了偏振自补偿、相位漂移自补偿、相位参考系无需校准、同步易于实现的目的，为测量设备无关量子密钥分发系统的实际应用提供了重要依据。

主权项

一种两节点测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，将两个独立激光器和测量装置Charlie都放置在同一个节点上，即将两个独立激光器和测量装置Charlie均放置在Alice端或Bob端，形成两节点双向传输的量子密钥分发系统；Alice端包括第一脉冲激光器（1）、第二脉冲激光器（2）、时钟与时延发生器（3）、第一光隔离器（4）、第二光隔离器（5）、第一偏振控制器（6）、第二偏振控制器（7）、第三偏振控制器（8）、第四偏振控制器（9）、第一分束器（10）、第二分束器（11）、四端口偏振分束器（14）、第一偏振无关相位调制器（15）、第二偏振无关相位调制器（16）、第三偏振无关相位调制器（17）、第一法拉第反射旋转镜（21）、第二法拉第反射旋转镜（22）、第五法拉第反射旋转镜（25）、第六法拉第反射旋转镜（26）、第一偏振无关环形器（28）、过滤器（30）、第二随机码发生器（34）和第二驱动电路（36）；第一脉冲激光器（1）、第二脉冲激光器（2）分别通过第一光隔离器（4）、第一偏振控制器（6），第二光隔离器（5）、第二偏振控制器（7）接入第一分束器（10）的端口1、2，第一分束器（10）的端口3与第二分束器（11）的端口1连接，第二分束器（11）的端口2通过第一偏振无关相位调制器（15）与第一偏振无关环形器（28）端口1连接，第二分束器（11）的端口3接第一法拉第反射旋转镜（21），第二分束器（11）的端口4接第二法拉第反射旋转镜（22），第一偏振无关环形器（28）端口2通过第三偏振控制器（8）接四端口偏振分束器（14）的端口1，四端口偏振分束器（14）的端口4接第五法拉第反射旋转镜（25），四端口偏振分束器（14）的端口3通过长程光纤（40）接Bob端，第一偏振无关环形器（28）端口3通过第四偏振控制器（9）接过滤器（30），过滤器（30）接Charlie端；四端口偏振分束器（14）的端口2通过串接的第二偏振无关相位调制器（16）、第三偏振无关相位调制器（17）接第六法拉第反射旋转镜（26）；时钟与时延发生器（3）分时驱动第一脉冲激光器（1）、第二脉冲激光器（2）、第二随机码发生器（34）和第二驱动电路（36）工作，第二随机码发生器（34）和第二驱动电路（36）分别驱动第二偏振无关相位调制器（16）、第三偏振无关相位调制器（17）工作；Bob端包括第四分束器（13）、第四偏振无关相位调制器（18）、第五偏振无关相位调制器（19）、强度调制器（20）、第七法拉第反射旋转镜（27）、第一随机码发生器（33）、第一驱动电路（35）、延迟环（37）、雪崩光电二极管（38）和时钟恢复电路（39）；第四分束器（13）的端口1通过长程光纤（40）接四端口偏振分束器（14）的端口3，第四分束器（13）的端口3通过延迟环（37）接强度调制器（20），强度调制器（20）通过串接的第四偏振无关相位调制器（18）、第五偏振无关相位调制器（19）接第七法拉第反射旋转镜（27），第四分束器（13）的端口4接雪崩光电二极管（38）；雪崩光电二极管（38）接时钟恢复电路（39）的输入端，时钟恢复电路（39）的输出端分别接强度调制器（20）、第一随机码发生器（33）和第一驱动电路（35）；第一随机码发生器（33）和第一驱动电路（35）分别驱动第四偏振无关相位调制器（18）和第五偏振无关相位调制器（19）工作；Charlie端包括第三分束器（12）、第三法拉第反射旋转镜（23）、第四法拉第反射旋转镜（24）、第二偏振无关环形器（29）、第一单光子探测器（31）、第二单光子探测器（32）；第二偏振无关环形器（29）的端口1接过滤器（30），第二偏振无关环形器（29）的端口2接第三分束器（12）的端口1，第三分束器（12）的端口3接第三法拉第反射旋转镜（23），第三分束器（12）的端口4接第四法拉第反射旋转镜（24），第三分束器（12）的端口2接第一单光子探测器（31），第二偏振无关环形器（29）的端口3接第二单光子探测器（32）；上述第一分束器（10）、第二分束器（11）、第三分束器（12）、第四分束器（13）均为分光比50﹕50的四端口分束器；上述各器件的连接光纤为单模光纤或保偏光纤。