CN108933661B - 无需相位调制器的时间相位编码量子密钥分发系统及其组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无需相位调制器的时间相位编码的量子密钥分发系统及其光源、编码装置和解码装置。其中，本发明的光源结构可以在不借助相位调制器的情况下实现相位基矢编码下的相位调制，从而省略了现有技术中相位调制器和对主激光器调制信号的调制，降低了量子密钥分发系统的复杂度，有利于量子通信网络技术的应用。

Description

无需相位调制器的时间相位编码量子密钥分发系统及其组件

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术领域，具体涉及无需相位调制器的基于时间相位编码的量子密钥分发系统以及用于该系统的光源、编码装置和解码装置。

背景技术

目前BB84量子密钥分发系统中的编码主要采用偏振编码或相位编码。相比偏振编码，现有的相位编码系统的应用场景比较适合偏振变化比较剧烈的情形，但不一定能很好地应用于长距离架空光缆环境。时间相位编码方案可以解决所有这些问题，其不仅可以做到完全的偏振无关性，而且能大大降低接收端插损，从而提高系统的成码率、成码距离，以及实现抗外界环境扰动的稳定性；同时，还能够更好地适应长距离架空光缆环境。

在现有基于时间相位编码的量子密钥分发系统中，采用了基于注入锁定方式的光源结构，由此改善X、Z基矢的性能。但是在这些量子密钥分发系统中，或者需要通过相位调制器PM在X基矢的2个光脉冲之间加载调制相位0或者π，由此完成时间相位编码中的相位编码(例如参见本申请人的待审未公开的在先申请CN201611217678.0等)，或者通过对主激光器的调制信号的调制进行相位调制来实现X基矢下的编码(例如参见中国专利申请CN201611199570.3)。然而，本申请人发现现有技术的时间相位编码的量子密钥分发系统仍然存在一些问题。

对于采用相位调制器PM进行X基矢下编码的系统，其需要在发送端设置相位调制器PM来调制相位，相应地需要设置相位调制的光电驱动电路。在这种方案中，其需要设置的相位调制器价格上非常昂贵，且相位调制驱动电路中要求电子学信号需要满足约5V左右的平坦的π电压，因此对调制电路要求非常高。另外，在外界环境变化导致驱动电压输出不稳定的情况下，相位调制可能出现偏差，因此，为避免由此引起的误码率升高和安全隐患等问题，还需要设置相应的校准设备，从而增加了整个量子密钥分发系统的成本和复杂度。

对于借助主激光器调制信号的调制来提供X基矢下编码的方案，在发送端中需要对主激光器的调制信号进行非常精确的控制而且调制速率要求很高，这对电子学的驱动电路提出了非常高的要求。另外，在外界环境变化导致驱动电压输出不稳定的情况下，相位调制同样可能出现偏差，因此，为避免由此引起的误码率升高和安全隐患等问题，同样还需要设置相应的校准设备，从而增加了整个量子密钥分发系统的成本和复杂度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无需相位调制器的时间相位编码的量子密钥分发系统及其光源，其中，本发明的光源结构可以在不借助相位调制器的情况下实现相位基矢编码下的相位调制，从而省略了现有技术中相位调制器和对主激光器调制信号的调制，降低了量子密钥分发系统的复杂度，有利于量子通信网络技术的应用。

本发明公开了一种可同时用于时间编码和相位编码的光源。该光源可以包括：主激光器，其在一个系统周期内基于主驱动信号源提供的主驱动信号的驱动输出一个主激光器脉冲，以用于形成种子光；以及从激光器，其基于从驱动信号源提供的从驱动信号的驱动在所述种子光的激励下以注入锁定的方式输出从激光器脉冲，用于编码信号光脉冲。其中，所述从驱动信号可以包括第一、第二和第三从驱动信号，且在一个系统周期内，所述第一、第二和第三从驱动信号中的一个被随机地输出以驱动所述从激光器。并且，在所述第一从驱动信号的驱动下，在一个系统周期内，所述从激光器仅输出一个第一从激光器脉冲，且所述第一从激光器脉冲是源于一个所述主激光器脉冲的位于第一时间位置的脉冲部分激励的；在所述第二从驱动信号的驱动下，在一个系统周期内，所述从激光器仅输出一个第二从激光器脉冲，且所述第二从激光器脉冲是源于一个所述主激光器脉冲的位于第二时间位置的脉冲部分激励的；以及，在所述第三从驱动信号的驱动下，在一个系统周期内，所述从激光器输出连续两个第三从激光器脉冲，且所述两个第三从激光器脉冲是分别源于一个所述主激光器脉冲的位于第三时间位置和第四时间位置的脉冲部分激励的。

在本发明的第一方面，光源还可以包括第一分束器，且所述主激光器可以包括第一主激光器和第二主激光器。其中，所述第一分束器可以包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，且被设置成：经由所述第一端口接收所述第一主激光器输出的第一主激光器脉冲以将其分成所述第一主激光器脉冲的两个脉冲部分，并分别经由所述第三端口和所述第四端口将所述第一主激光器脉冲的所述两个脉冲部分输出给所述从激光器；以及经由所述第二端口接收所述第二主激光器输出的第二主激光器脉冲以将其分成所述第二主激光器脉冲的两个脉冲部分，并分别经由所述第三端口和第四端口将所述第二主激光器脉冲的所述两个脉冲部分输出给所述从激光器。

进一步地，所述第一分束器的所述第三端口与所述从激光器之间光路的光程与所述第一分束器的所述第四端口与所述从激光器之间光路的光程可以被设置成不同，使得所述两个脉冲部分在不同的时间位置上进入所述从激光器。优选地，在所述从激光器与所述分束器之间可以设有可调的时间延时元件，以实现所述光程的不同。

进一步地，所述第一时间位置可以与所述第三时间位置相同，所述第二时间位置可以与所述第四时间位置相同。

进一步地，在本发明第一方面的光源中，还可以包括第二分束器，其可以与所述第一分束器形成一个不等臂干涉仪。其中，所述不等臂干涉仪与所述从激光器之间可以设有第一光学传输元件，所述第一光学传输元件包括三个传输端口。

更进一步地，在本发明第一方面的光源中，还可以包括第三主激光器，且所述第三主激光器被设置成与所述第二分束器连接，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述不等臂干涉仪分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

更进一步地，在本发明第一方面的光源中，还可以包括第三主激光器和第二光学传输元件，其中，所述第二光学传输元件设置在所述不等臂干涉仪的长臂或短臂上，且连接所述第三主激光器，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述分束器分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

根据本发明的第二方面，在光源中，所述从激光器可以包括第一从激光器和第二从激光器，所述第一从激光器被设置成接收所述第一分束器的所述第四端口的输出，所述第二从激光器被设置成接收所述第一分束器的所述第三端口的输出。

进一步地，在本发明第二方面的光源中，所述第一分束器与所述第一从激光器之间还可以设有第一光学传输元件，所述第一分束器与所述第二从激光器之间还可以设有第二光学传输元件，且所述光学传输元件包括三个传输端口。并且，所述第一从激光器可以经由所述第一光学传输元件和所述第二从激光器可以经由所述第二光学传输元件分别连接第二分束器。更进一步地，该第二分束器可以为偏振分束器，从而使得由该光源输出的光脉冲可以用于进行高效地编解码。

更进一步地，在本发明第二方面的光源中，还可以包括第三主激光器，所述第三主激光器经由第三光学传输元件连接所述第一分束器，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述第一分束器分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

根据本发明的第三方面，在光源中，所述从激光器可以包括第一从激光器和第二从激光器，所述第一从激光器和所述第二从激光器分别连接所述第一分束器的所述第四端口和所述第三端口，且所述第一、第二主激光器中的一个与所述第一分束器之间还设有第一光学传输元件，所述光学传输元件包括三个传输端口。

进一步地，在光源中还可以包括第三主激光器，所述第三主激光器连接第二分束器，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述第二分束器分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

更进一步地，所述第二分束器、所述第一主激光器与所述第一分束器之间可以通过第二光学传输元件连接，所述第二分束器、所述第二主激光器与所述第一光学传输元件之间可以通过第三光学传输元件连接。

本发明还公开了一种无需相位调制器的可用于相位编码的编码装置，其可以包括上述光源中的任何一个。

进一步的，本发明的编码装置还可以进一步包括强度调制器，所述强度调制器用于调制所述第一从激光器脉冲、第二从激光器脉冲、第三从激光器脉冲之间的相对光强。

本发明还公开了一种可用于时间相位编码方案的解码装置，其可以适合用于对上述编码装置发送的时间相位编码进行解码。本发明的解码装置可以包括基矢选择单元、时间基矢解码单元和相位基矢解码单元，其中，所述基矢选择单元被设置成根据预设概率将接收的基矢脉冲输入至所述时间基矢解码单元和所述相位基矢解码单元中的一个。

进一步地，所述相位基矢解码单元可以包括不等臂干涉仪。

更进一步地，所述不等臂干涉仪可以为PBS-BS型的MZ干涉仪，其包括偏振分束器、分束器及介于两者之间的长臂和短臂。为了实现对偏振方向彼此垂直的相位基矢下的两个脉冲进行高效解码，所述偏振分束器可以被设置成使相位基矢下的连续两个脉冲中的前一个脉冲沿所述长臂传输，后一个脉冲沿所述短臂传输。

本发明还公开了一种基于时间相位编码的量子密钥分发系统，其可以包括上述光源中的任何一个或者上述解码装置中的任何一个。

附图说明

图1示意性示出了现有技术的一种时间相位编码装置；

图2A示意性示出了本发明第一实施例的脉冲光源结构；

图2B示意性示出了本发明第一实施例的光源中的工作原理；

图3A示意性示出了本发明第二实施例的脉冲光源结构；

图3B示意性示出了本发明第二实施例的光源中的工作原理；

图4A示意性示出了本发明第三实施例的脉冲光源结构；

图4B示意性示出了本发明第三实施例的光源中的工作原理；

图5示意性示出了本发明第四实施例的脉冲光源结构；

图6示意性示出了本发明第五实施例的脉冲光源结构；

图7示意性示出了本发明第六实施例的脉冲光源结构；

图8示意性示出了本发明第七实施例的脉冲光源结构；以及

图9示意性示出了本发明的解码装置。

具体实施方式

在下文中，本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此，本发明不限于本文公开的实施例。

根据本发明，光源可以包括：主激光器，其在主驱动信号源提供的主驱动信号驱动下输出主激光器脉冲，以用于形成种子光；以及从激光器，其在从驱动信号源提供的从驱动信号驱动下输出从激光器脉冲，以用于进行编码。从驱动信号可以包括第一、第二和第三从驱动信号，且从驱动信号源可以随机地输出第一、第二和第三从驱动信号中的一个。在一个系统周期内，从激光器在第一从驱动信号的驱动下仅输出一个第一从激光器脉冲，且第一从激光器脉冲是源于一个主激光器脉冲的位于第一时间位置的脉冲部分激励的。在一个系统周期内，从激光器在第二从驱动信号的驱动下仅输出一个第二从激光器脉冲，且第二从激光器是源于一个主激光器脉冲的位于第二时间位置的脉冲部分激励的。在一个系统周期内，从激光器在第三从驱动信号的驱动下输出连续两个第三从激光器脉冲，且这两个第三从激光器脉冲是分别源于一个主激光器脉冲的位于第三时间位置和第四时间位置的脉冲部分激励的。由于用于激励这两个第三从激光器脉冲的种子光是源自同一个主激光器脉冲的两个脉冲部分，两个种子光之间可以形成固定的相位关系，因此在注入锁定的发光机制下，由同一个主激光器脉冲的两个脉冲部分构成的这两个种子光激励产生的连续两个第三从激光器脉冲之间也将形成固定而非随机的相位关系。

为了能够在不需要借助相位调制器或者对主激光器调制信号进行调制的情况下实现对光脉冲的相位调制，在本发明的光源中还可以包括分束器，且主激光器可以包括第一主激光器和第二主激光器。其中，分束器可以包括第一至第四端口，且被设置成：经由第一端口接收第一主激光器脉冲以将其分成两个第一主激光器脉冲部分，并分别经由第三和第四端口将这两个第一主激光器脉冲部分输出给从激光器；以及经由第二端口接收第二主激光器脉冲以将其分成两个第二主激光器脉冲部分，并分别经由第三和第四端口将这两个第二主激光器脉冲部分输出给从激光器。

分束器的第三端口与从激光器之间的光程与分束器的第四端口与从激光器之间的光程可以被设置成不同，使得由同一个主激光器脉冲分束形成的两个脉冲部分在不同的时间位置上进入从激光器，用于以注入锁定方式激发从激光器的种子光。本领域技术人员能够认识到，这两个主激光器脉冲部分即构成前面所述的源于一个主激光器脉冲的位于不同时间位置的脉冲部分。这种光程的不同可以采用各种方式来实现，例如通过不同的光纤长度来实现，或者在其中一个或两个光路上设置延迟元件(例如电可调延时器)来实现。优选地，可以采用设置延迟元件的方式，由此来满足不同的解码装置可能具有不同的时间间隔要求，这种时间间隔的可调节性使得光源能够灵活地应用于与各种解码装置对应的编码装置。

由于经分束器分束形成的两个主激光器脉冲部分分别对应于同一主激光器脉冲在分束器上的透射光部分和反射光部分，而本领域技术人员知晓，此时反射光部分上将会出现π/2的相位变化，即，该透射光部分和反射光部分之间将出现π/2的相位差，换言之，两个主激光器脉冲部分之间将会形成π/2相位差。因此，在这种光源结构中，第一主激光器脉冲经分束器形成的两个主激光器脉冲部分之间的相位差(例如，其可以是透射光部分与反射光部分之间的相位差，0-π/2＝-π/2)，相对于第二主激光器脉冲经分束器形成的两个主激光器脉冲部分之间的相位差(例如，其可以相应地是反射光部分与透射光部分之间的相位差，π/2-0＝π/2)，存在着相位差π。相应地，由第一主激光器以注入锁定方式使从激光器输出的两个从激光器脉冲之间的相位差，与由第二主激光器以注入锁定方式使从激光器输出的两个从激光器脉冲之间的相位差相比，也存在着π的相位差。由此可见，在这种结构设置下，可以简单地通过选择不同的主激光器，实现两个从激光器脉冲之间相位差的π相位的调制，这种相位调制显然能够满足时间相位编码中X基矢编码所需要的相位调制需求，从而无需传统相位编码技术中的另外设置相位调制器以在两个从激光器脉冲之间调制0或π的相位差的步骤。

在本文中，诸如第一、第二、第三或第四时间位置等时间位置可以被用于指示一个系统周期内的相对时间位置。

本发明的光源特别适合用于时间比特-相位编码，其中，第一和第二从激光器脉冲可以用于Z基矢下的编码，即时间编码；连续两个第三从激光器脉冲可以用于X基矢下的编码，即相位编码。换言之，当进行Z基矢编码时，从驱动信号源可以输出第一、第二从驱动信号中的一个，以使从激光器基于一个主激光器脉冲的激励输出一个具有固定时间特征(例如时间上在前或者在后)的从激光器脉冲，用于时间编码；当进行X基矢编码时，从驱动信号源可以输出第三从驱动信号，以使从激光器基于一个主激光器脉冲输出连续两个具有稳定时间和相位关系的从激光器脉冲，以满足相位编码之需。

优选地，第一、第二从激光器脉冲可以被设置成具有相同的强度，而连续两个第三从激光器脉冲的每一个的强度可以被设置成是第一和第二从激光器脉冲的一半。第一时间位置可以与第三时间位置相同。第二时间位置可以与第四时间位置相同。

本领域技术人员容易认识到，从驱动信号可以不限于第一、第二和第三从驱动信号，而是还可以有其他从驱动信号。相应地，在一个主激光器脉冲的激励下，从激光器的输出可以不限于第一、第二和第三从激光器脉冲，而是还可以在其他时间位置上输出唯一一个从激光器脉冲，或者输出更多个连续的具有稳定时间和相位关系的从激光器脉冲。

为了更好地理解本发明的原理，以在时间比特-相位编码方案中的应用为例，图2-8示出了本发明的光源的几个具体实施方式。在这些具体实施方式中，出于说明性的目的，仅以从驱动信号源输出第一、第二和第三从驱动信号，且第一、第三时间位置相同及第二、第四时间位置相同为例。然而，本领域技术人员能够认识到，这些具体实施方式仅是示例性的，并不期望将本发明限制为这些具体实施方式。

<实施例一>

图2A中示出了根据本发明的光源的第一示例性实施例，该光源可以包括第一主激光器11、第二主激光器12、从激光器13、第一分束器141、第二分束器142及第一光学传输元件15。

光学传输元件15可以包括三个端口1-3，且被设置成：从第一端口1进入的光可以从第二端口2离开，从第二端口2进入的光可以从第三端口3离开。

分束器141、142可以分别包括第一至第四端口1-4，其中由第一端口1入射的光可以经反射由第四端口4离开，以及经透射由第三端口3离开；由第二端口2入射的光可以经反射由第三端口3离开，以及经透射由第四端口4离开。

如图2A所示，第一主激光器11和第二主激光器12分别连接第一分束器141的第一端口1和第二端口2。第一分束器141的第四端口4与第二分束器142的第四端口4之间形成光学连接，第一分束器141的第三端口3与第二分束器142的第三端口3之间形成光学连接，且两个第四端口4之间的光程不同于两个第三端口3之间的光程，使得由第一分束器141的第三和第四端口输出的脉冲部分在不同的时间位置上到达第二分束器142的第三和第四端口。由第二分束器142的第三和第四端口输入的脉冲部分将在第二分束器142的第一端口1输出，第二分束器142的第一端口1连接光学传输元件15的端口1，同时光学传输元件15的端口2连接从激光器13，以便将第二分束器142的第一端口1输出的脉冲部分传输至从激光器13中，用于激发从激光器脉冲。

在这种光源结构中，本领域技术人员能够认识到，光学传输元件15的端口3将向外输出从激光器脉冲，从而构成光源的输出端口。同时，第一分束器141、第二分束器142及它们之间的光路实际上构成不等臂干涉仪14，其用于将一个输入脉冲分为连续两个脉冲部分输出。

在实施例中，第一光学传输元件15可以为环形器或分束器。

下面结合图2B具体说明光源的工作原理。在本实施例中，主激光器脉冲经过不等臂干涉仪14分成连续两个脉冲部分，这两个脉冲部分在不同时间位置上注入至从激光器13。通过调节主、从激光器的相对延时，使得在一个系统周期内，主激光器脉冲的这两个脉冲部分中的一个能够在第一(第三)时间位置上覆盖从激光器13中的一个从激光器脉冲，另一个能够在第二(第四)时间位置上覆盖从激光器13中的另一个从激光器脉冲，从而分别作为种子光通过注入锁定的方式在预定的时间位置上在从激光器中激励产生相应的从激光器脉冲。处于不同时间位置上的这两个从激光器脉冲将从光学传输元件15的端口3处输出，从而提供光源的输出脉冲。

该实施例中，主激光器的工作频率可以为系统频率；此外，仅要求主激光器脉冲的宽度大于或等于一个从激光器脉冲的宽度，而无需主激光器脉冲的宽度能够覆盖X基矢下的连续两个从激光器脉冲，因此对主激光器性能的要求较低。

当要进行Z基矢编码时，在一个系统周期内，可以选择第一和第二主激光器中的任一个输出主激光器脉冲以向从激光器提供两个主激光器脉冲部分。并且，由从驱动信号源随机输出第一和第二从驱动信号中的一个，以驱动从激光器，使得相应地在第一时间位置或第二时间位置上，从激光器在注入的主激光器脉冲部分的激励下以注入锁定的方式生成一个第一从激光器脉冲或者一个第二从激光器脉冲。因此，第一或第二从激光器脉冲的输出时间分别对应于第一或第二时间位置。因此，具有各自不同的输出时间特征的第一和第二从激光器脉冲可以直接被用于代表不同的时间编码，例如当光源在一个系统周期内只输出第一从激光器脉冲时，第一从激光器脉冲可以被用来表示在第一时间位置上通光且第二时间位置上消光的现象，即可以被用于代表时间编码1；当光源在一个系统周期内只输出第二从激光器脉冲时，第二从激光器脉冲可以被用来表示在第一时间位置上消光且第二时间位置上通光的现象，即可以被用于代表时间编码0；反之亦然。

当要进行X基矢编码时，在一个系统周期内，可以选择第一和第二主激光器中的一个输出主激光器脉冲以向从激光器提供两个主激光器脉冲部分。在一个系统周期内，从驱动信号源输出第三从驱动信号，使得从激光器在第三和第四时间位置上在注入的主激光器脉冲部分的激励下生成两个第三从激光器脉冲，这两个第三从激光器脉冲经光学传输元件输出，从而提供连续两个具有预定时间间隔的脉冲。由于在一个系统周期内，注入从激光器的两个种子光是由一个主激光器脉冲经分束器分而成的两个脉冲部分，因此这两个种子光具有完全相同的波长特性和固定的相位关系，相应地，光源最终输出的连续两个第三从激光器脉冲之间也存在固定的相位关系。进一步地，本领域技术人员能够认识到，当选择第一主激光器11输出主激光器脉冲时，经由不等臂干涉仪14输出的两个脉冲部分之间将存在一个固定的相位差△θ，相应地光源输出的连续两个脉冲(即两个从激光器脉冲)之间也存在着相应的固定相位差△Φ；当选择第二主激光器12输出主激光器脉冲时，经由不等臂干涉仪14输出的两个脉冲部分之间将存在另一个固定的相位差△θ+π，相应地光源输出的连续两个脉冲(即两个从激光器脉冲)之间也存在着相应的固定相位差△Φ+π。所输出的连续两个脉冲之间的相位差上的这种π相位的差异可以被利用于表示X基矢下的不同编码，例如具有固定相位差△Φ的连续两个脉冲可以被用于表示X基矢下的相位编码0，具有固定相位差△Φ+π的连续两个脉冲可以被用于表示X基矢下的相位编码1。

简而言之，X基矢的两个本征态的编码可通过控制触发相应的主激光器发光来实现。例如，制备相位态/>时，可以选择触发第一主激光器11；而在要制备相位态/>时，则可以选择触发第二主激光器12。

对于Z基矢的两个本征态|t₀>、|t₁>的编码，可以触发任意一个主激光器发光，而通过控制从激光器的一个系统周期内的对应时间位置只输出一个光脉冲来实现，例如只在前一个时间位置上输出一个从激光脉冲，或只在后一个时间位置上输出一个从激光脉冲。

由此可见，在该实施例的光源结构下，光源所提供的X基矢下的脉冲无需再经过相位调制器的相位调制即可实现相位编码。

<实施例二>

图3A示出了根据本发明的脉冲光源的第二示例性实施例，其是对图2A的光源结构的进一步改进。如图3A所示，第二实施例的光源与第一实施例的光源相比，增加了第三主激光器10，且该第三主激光器10被设置成连接第二分束器142的第二端口2，以便借助不等臂干涉仪14将第三主激光器脉冲分成两个脉冲部分以分别注入至第一和第二主激光器。通过这种方式，第一和第二主激光器能够基于第三主激光器输出的种子光在注入锁定的方式下工作，从而使得第一和第二主激光器能够具有相同的波长特性，解决两个主激光器自由激发工作模式下输出波长不一致的问题。

结合图3B，本领域技术人员容易理解，后续借助第一主激光器11、第二主激光器12和从激光器13实现X基矢和Z基矢编码的原理与第一实施例相似，因此将不再赘述。

与第一实施例相比，第二实施例的光源在波长一致性上能够得到进一步改善，这样可以提高X基矢的解码的干涉对比度，从而降低X基矢的解码误码率。

<实施例三>

图4A示出了根据本发明的脉冲光源的第三示例性实施例，其也是对图2A的光源结构的进一步改进。如图4A所示，第三实施例的光源与第一实施例的光源相比，增加了第三主激光器10和第二光学传输元件16。

光学传输元件16可以被设置在不等臂干涉仪14的长臂或短臂上，包括三个端口1-3且被设置成：从第一端口1进入的光可以从第二端口2离开，从第二端口2进入的光可以从第三端口3离开。

第三主激光器10可以被设置成连接第二光学传输元件16的第一端口1，使得第三主激光器脉冲经第二光学传输元件16的第二端口2输出，并且第一分束器141将其分成两个脉冲部分以分别注入至第一和第二主激光器。通过这种方式，第一和第二主激光器能够基于第三主激光器输出的种子光在注入锁定的方式下工作，从而使得第一和第二主激光器能够具有相同的波长特性，解决两个主激光器自由激发工作模式下输出波长不一致的问题。

结合图4B，本领域技术人员容易理解，后续借助第一主激光器11、第二主激光器12和从激光器13实现X基矢和Z基矢编码的原理与第一实施例相似，因此将不再赘述。

与第一实施例相比，第三实施例的光源在波长一致性上能够得到进一步改善，这样可以提高X基矢的解码的干涉对比度，从而降低X基矢的解码误码率；同时，相比于第二实施例，能够提高第三主激光器10输出功率的利用率，降低对第三主激光器的功率要求。

<实施例四>

图5示出了根据本发明的光源的第四示例性实施例，该光源可以包括第一主激光器21、第二主激光器22、第一从激光器23、第二从激光器24、第一分束器25、第二分束器26、第一光学传输元件27和第二光学传输元件28。

光学传输元件27、28可以包括三个端口1-3且被设置成：从第一端口1进入的光可以从第二端口2离开，从第二端口2进入的光可以从第三端口3离开。

分束器25、26可以包括第一至第四端口1-4，其中由第一端口1入射的光可以经反射由第四端口4离开，以及经透射由第三端口3离开；由第二端口2入射的光可以经反射由第三端口3离开，以及经透射由第四端口4离开。

如图5所示，第一主激光器21和第二主激光器22分别连接第一分束器25的第一端口1和第二端口2。第一分束器25的第四端口4经第一光学传输元件27的端口1和端口2连接第一从激光器23，第一分束器25的第三端口3经第二光学传输元件28的端口1和端口2连接第二从激光器24。第一从激光器23经第一光学传输元件27的端口2和端口3连接第二分束器26的第二端口2，第二从激光器24经第二光学传输元件28的端口2和端口3连接第二分束器26的第一端口1。第二分束器26的第三端口3作为光源的输出端口使用。优选地，第二分束器26可以替换为偏振分束器，从而使得该光源输出的光脉冲可以用于进行高效地编解码。

依次连接第一分束器25、第一从激光器23和第二分束器26的光路的光程可以被设置成不同于依次连接第一分束器25、第二从激光器24和第二分束器26的光路的光程。

在该实施例中，主激光器脉冲经第一分束器25作用，分别经反射和透射作用分成两个脉冲部分，这两个脉冲部分经不同光路分别注入到相应的从激光器中。例如，一路脉冲部分经第一光学传输元件27注入到第一从激光器23，另一路脉冲部分经第二光学传输元件28注入到第二从激光器24中。通过调节主、从激光器的相对延时，使得在一个系统周期内，主激光器脉冲的这两个脉冲部分中的一个能够在第一(第三)时间位置上覆盖第一从激光器中的一个从激光器脉冲，另一个能够在第二(第四)时间位置上覆盖第二从激光器中的一个从激光器脉冲，从而分别作为种子光通过注入锁定的方式在预定的时间位置上在从激光器中激励产生相应的从激光器脉冲。第一从激光器输出的一个从激光器脉冲和第二从激光器输出的一个从激光器脉冲最终在第二分束器26处耦合成一路输出，提供光源的输出脉冲。

该实施例中，主激光器的工作频率可以为系统频率，且从激光器的工作频率可以与主激光器相同；此外，仅要求主激光器脉冲的宽度大于或等于一个从激光器脉冲的宽度，而无需主激光器脉冲的宽度能够覆盖X基矢下的连续两个从激光器脉冲，因此对主激光器性能的要求较低。

当要进行Z基矢编码时，在一个系统周期内，可以选择第一和第二主激光器中的任一个输出主激光器脉冲以向从激光器提供两个主激光器脉冲部分。并且，由从驱动信号源输出第一和第二从驱动信号中的一个，以驱动第一或第二从激光器，使得相应地在第一时间位置或第二时间位置上，第一或第二从激光器在注入的主激光器脉冲部分的激励下以注入锁定的方式生成一个第一从激光器脉冲或者一个第二从激光器脉冲。因此，第一或第二从激光器脉冲的输出时间分别对应于第一或第二时间位置。因此，具有各自不同的输出时间特征的第一和第二从激光器脉冲可以直接被用于代表不同的时间编码，例如当光源在一个系统周期内只输出第一从激光器脉冲时，第一从激光器脉冲可以被用来表示在第一时间位置上通光且第二时间位置上消光的现象，即可以被用于代表时间编码1；当光源在一个系统周期内只输出第二从激光器脉冲时，第二从激光器脉冲可以被用来表示在第一时间位置上消光且第二时间位置上通光的现象，即可以被用于代表时间编码0；反之亦然。

当要进行X基矢编码时，在一个系统周期内，可以选择第一和第二主激光器中的一个输出主激光器脉冲以向从激光器提供两个主激光器脉冲部分。在一个系统周期内，从驱动信号源输出第三从驱动信号，使得第一从激光器在第三时间位置上在注入的主激光器脉冲部分的激励下生成一个第三从激光器脉冲，以及第二从激光器在第四时间位置上在注入的主激光器脉冲部分的激励下生成一个第三从激光器脉冲，这两个第三从激光器脉冲在第二分束器处耦合成一路输出，从而提供连续两个具有预定时间间隔的脉冲。由于在一个系统周期内，分别注入两个从激光器的两个种子光是由一个主激光器脉冲经分束器分而成的两个脉冲部分，因此这两个种子光具有完全相同的波长特性和固定的相位关系，相应地，光源最终输出的连续两个第三从激光器脉冲之间也存在固定的相位关系。

本领域技术人员能够认识到，当选择第一主激光器21输出主激光器脉冲时，经由第一分束器分成的两个脉冲部分之间将存在一个固定的相位差△θ，相应地光源输出的连续两个脉冲(即两个从激光器脉冲)之间也存在着相应的固定相位差△Φ；当选择由第二主激光器22输出主激光器脉冲时，经由第一分束器分成的两个脉冲部分之间将存在另一个固定的相位差△θ+π，相应地光源输出的连续两个脉冲(即两个从激光器脉冲)之间也存在着相应的固定相位差△Φ+π。所输出的连续两个脉冲之间的相位差上的这种π相位的差异可以被利用于表示X基矢下的不同编码，例如具有固定相位差△Φ的连续两个脉冲可以被用于表示X基矢下的相位编码0，具有固定相位差△Φ+π的连续两个脉冲可以被用于表示X基矢下的相位编码1，反之亦然。

与上述实施例类似地，X基矢的两个本征态的编码可通过控制触发第一和第二主激光器中的一个发光来实现。对于Z基矢的两个本征态的编码，可以触发任意一个主激光器发光，且通过控制触发第一和第二从激光器中的一个发光来实现。

由此可见，在该实施例的光源结构下，光源所提供的X基矢下的脉冲同样不需要再经过相位调制器的相位调制即可实现相位编码。

同样地，在该实施例中，光学传输元件可以为环形器或分束器。

<实施例五>

图6示出了根据本发明的脉冲光源的第五示例性实施例，其是对图5的光源结构的进一步改进。如图6所示，第五实施例的光源与第四实施例的光源相比，增加了第三主激光器20和第三光学传输元件29。

第三光学传输元件29可以包括三个端口1-3且被设置成：从第一端口1进入的光可以从第二端口2离开，从第二端口2进入的光可以从第三端口3离开。

第三主激光器20连接第三光学传输元件29的端口1，第三光学传输元件29的端口2连接第一分束器25的第三端口3，使得第三主激光器脉冲能够经第三光学传输元件29的端口2输出，并由第一分束器25将其分成两个脉冲部分以分别注入至第一和第二主激光器21、22。通过这种方式，第一和第二主激光器能够基于第三主激光器输出的种子光在注入锁定的方式下工作，从而使得第一和第二主激光器能够具有相同的波长特性，解决两个主激光器自由激发工作模式下输出波长不一致的问题。

本领域技术人员能够理解，后续借助第一主激光器21、第二主激光器22、第一从激光器23和第二从激光器24实现X基矢和Z基矢编码的过程与第四实施例相似，在此将不再赘述。

与第四实施例相比，第五实施例的光源在波长一致性上能够得到进一步改善，这样可以提高X基矢的解码的干涉对比度，从而降低X基矢的解码误码率。

<实施例六>

图7示出了根据本发明的光源的第六示例性实施例，该光源可以包括第一主激光器31、第二主激光器32、第一从激光器33、第二从激光器34、第一分束器35和第一光学传输元件36。

光学传输元件36可以包括三个端口1-3且被设置成：从第一端口1进入的光可以从第二端口2离开，从第二端口2进入的光可以从第三端口3离开。

分束器可以包括第一至第四端口1-4，其中由第一端口1入射的光可以经反射由第四端口4离开，以及经透射由第三端口3离开；由第二端口2入射的光可以经反射由第三端口3离开，以及经透射由第四端口4离开。

如图7所示，第一主激光器31连接第一分束器35的第一端口1，第二主激光器32依次经第一光学传输元件36的端口1和端口2连接第一分束器35的第二端口2。第一分束器35的第四端口4连接第一从激光器33，第一分束器35的第三端口3连接第二从激光器34。第一光学传输元件36的端口3作为光源的输出端口使用。

第一分束器35和第一从激光器33之间的光程可以被设置成不同于第一分束器35和第二从激光器34之间的光程。

在该实施例中，主激光器脉冲经第一分束器作用，分别经反射和透射作用分成两个脉冲部分。这两个脉冲部分经不同光路分别注入到相应的从激光器中。通过调节主、从激光器的相对延时，使得在一个系统周期内，主激光器脉冲的这两个脉冲部分中的一个能够在第一(第三)时间位置上覆盖第一从激光器中的一个从激光器脉冲，另一个能够在第二(第四)时间位置上覆盖第二从激光器中的一个从激光器脉冲，从而分别作为种子光通过注入锁定的方式在预定的时间位置上在从激光器中激励产生相应的从激光器脉冲。第一从激光器输出的一个从激光器脉冲和第二从激光器输出的一个从激光器脉冲最终在第一分束器处耦合成一路输出，提供光源的输出脉冲。

该实施例中，主激光器的工作频率可以为系统频率，且从激光器的工作频率可以与主激光器相同；此外，仅要求主激光器脉冲的宽度大于或等于一个从激光器脉冲的宽度，而无需主激光器脉冲的宽度能够覆盖X基矢下的连续两个从激光器脉冲，因此对主激光器性能的要求较低。

当要进行Z基矢编码时，在一个系统周期内，可以选择第一和第二主激光器中的任一个输出主激光器脉冲以向从激光器提供两个主激光器脉冲部分。并且，由从驱动信号源随机输出第一和第二从驱动信号中的一个，以驱动第一或第二从激光器，使得相应地在第一时间位置或者第二时间位置上，第一或第二从激光器在注入的主激光器脉冲部分的激励下以注入锁定的方式生成一个第一从激光器脉冲或者一个第二从激光器脉冲。因此，第一或第二从激光器脉冲的输出时间分别对应于第一或第二时间位置。因此，具有各自不同的输出时间特征的第一和第二从激光器脉冲可以直接被用于代表不同的时间编码，例如当光源在一个系统周期内只输出第一从激光器脉冲时，第一从激光器脉冲可以被用来表示在第一时间位置上通光且第二时间位置上消光的现象，即可以被用于代表时间编码1；当光源在一个系统周期内只输出第二从激光器脉冲时，第二从激光器脉冲可以被用来表示在第一时间位置上消光且第二时间位置上通光的现象，即可以被用于代表时间编码0；反之亦然。

当要进行X基矢编码时，在一个系统周期内，可以随机选择第一和第二主激光器中的一个输出主激光器脉冲以向从激光器提供两个主激光器脉冲部分。在一个系统周期内，从驱动信号源输出第三从驱动信号，使得第一从激光器在第三时间位置上在注入的主激光器脉冲部分的激励下生成一个第三从激光器脉冲，以及第二从激光器在第四时间位置上在注入的主激光器脉冲部分的激励下生成一个第三从激光器脉冲，这两个第三从激光器脉冲在第一分束器处耦合成一路输出，从而提供连续两个具有预定时间间隔的脉冲。由于在一个系统周期内，分别注入两个从激光器的两个种子光是由一个主激光器脉冲经分束器分而成的两个脉冲部分，因此这两个种子光具有完全相同的波长特性和固定的相位关系，相应地，光源最终输出的连续两个第三从激光器脉冲之间也存在固定的相位关系。

本领域技术人员能够认识到，当选择第一主激光器31输出主激光器脉冲时，经由第一分束器分成的两个脉冲部分之间将存在一个固定的相位差△θ，相应地光源输出的连续两个脉冲(即两个从激光器脉冲)之间也存在着相应的固定相位差△Φ；当选择第二主激光器32输出主激光器脉冲时，经由第一分束器分成的两个脉冲部分之间将存在另一个固定的相位差△θ+π，相应地光源输出的连续两个脉冲(即两个从激光器脉冲)之间也存在着相应的固定相位差△Φ+π。所输出的连续两个脉冲之间的相位差上的这种π相位的差异可以被利用于表示X基矢下的不同编码，例如具有固定相位差△Φ的连续两个脉冲可以被用于表示X基矢下的相位编码0，具有固定相位差△Φ+π的连续两个脉冲可以被用于表示X基矢下的相位编码1，反之亦然。

与上述实施例类似地，X基矢的两个本征态的编码可通过控制触发第一和第二主激光器中的一个发光来实现。对于Z基矢的两个本征态的编码，可以触发任意一个主激光器发光，且通过控制触发第一和第二从激光器中的一个发光来实现。

由此可见，在该实施例的光源结构下，光源所提供的X基矢下的脉冲同样不需要再经过相位调制器的相位调制即可实现相位编码；同时，在该实施例下需要的光学元件较少，有利于降低系统的复杂性。

同样地，在该实施例中，光学传输元件可以为环形器或分束器。

<实施例七>

图8示出了根据本发明的脉冲光源的第七示例性实施例，其是对图7的光源结构的进一步改进。如图8所示，第七实施例的光源与第六实施例的光源相比，增加了第三主激光器30、第二分束器37以及第二和第三光学传输元件38、39。

光学传输元件和分束器的设置可以与第六实施例所述相同，因此此处不再赘述。

第三主激光器30连接第二分束器37，使得第三主激光器脉冲可以借助第二分束器分成两个脉冲部分。这两个脉冲部分中的一个可以经由第二光学传输元件38的端口1和端口2注入至第一主激光器31，第一主激光器31输出的脉冲经由第二光学传输元件38的端口2和端口3传输至第一分束器35的第一端口1；这两个脉冲部分中的另一个可以经由第三光学传输元件39的端口1和端口2注入至第二主激光器32，第二主激光器32输出的脉冲经由第三光学传输元件39的端口2和端口3传输至第一光学传输元件36的端口1。

通过这种方式，第一和第二主激光器能够基于第三主激光器输出的种子光在注入锁定的方式下工作，从而使得第一和第二主激光器能够具有相同的波长特性，解决两个主激光器自由激发工作模式下输出波长不一致的问题。

本领域技术人员能够理解，后续借助第一主激光器31、第二主激光器32、第一从激光器33和第二从激光器34实现X基矢和Z基矢编码的过程与第六实施例相似，在此将不再赘述。

与第六实施例相比，第七实施例的光源在波长一致性上能够得到进一步改善，这样可以提高X基矢的解码的干涉对比度，从而降低X基矢的解码误码率。

<编码装置>

本发明的另一方面还提出了一种可同时进行时间编码和相位编码的编码装置，该编码装置包括根据本发明的光源，其用于在X基矢下输出具有固定时间和相位关系的相邻两个光脉冲，以及在Z基矢下输出相邻两个光脉冲中的一个。可选地，该编码装置还可以包括强度调制器，其用于调节X基矢下的相邻两个光脉冲的总强度，以及Z基矢下输出的相邻两个光脉冲中的一个的强度之间的关系，以及信号态、诱骗态、真空态等强度，以符合非平衡基矢和诱骗态编码方案。

与现有技术的编码装置相比，本发明的编码装置中无需设置相位调制器以及高精度的主激光器调制信号的调制，且无需额外的反馈机构，就能实现精度高且稳定的时间编码和相位编码，结构更为简单，且可以用于高效解码；同时，由于光源提供的用于编码的光脉冲的波长一致性更好，因此该编码装置能够具有更高的成码率和稳定性。

<解码装置>

本发明的又一方面还提出了一种应用于包括本发明的光源的编码装置的解码装置。如图9所示，解码装置可以包括基矢选择单元41、时间基矢解码单元42和相位基矢解码单元43。

基矢选择单元41可以被用于根据预设概率将基矢脉冲输入到时间基矢解码单元42和相位基矢解码单元43中的一个。

时间基矢解码单元42可以包括第一光电探测器421和时间基矢解码部。其中，光电探测器421对基矢脉冲进行探测，时间基矢解码部接收光电探测器421输出的探测结果并据此进行时间基矢解码。

相位基矢解码单元43可以包括不等臂干涉仪431、第二光电探测器432、第三光电探测器433及相位基矢解码部。

其中，不等臂干涉仪431可以为迈克尔逊干涉仪或者马赫曾德(MZ)干涉仪，用于使得相位基矢下的连续两个脉冲形成干涉并输出干涉结果。例如，不等臂干涉仪431可以包括第一保偏分束元件4311、第二保偏分束元件4312及介于两者之间的长臂和短臂，其中长臂和短臂之间的臂长差可以被设置成与相位基矢下连续两个脉冲之间的时间间隔一致。

第二光电探测器432和第三光电探测器433对不等臂干涉仪431输出的干涉结果进行探测，并输出探测结果。相位基矢解码部根据光电探测器432、433输出的探测结果进行相位基矢的解码。

在解码装置的优选实施例中，第一分束元件4311可以为偏振分束器PBS，相应地不等臂干涉仪为偏振分束器-分束器(PBS-BS)型。该优选实施例的解码装置尤其适合与能够使X基矢下的两个脉冲的偏振方向彼此垂直的编码装置配合使用，因此，在该优选实施例中，不等臂干涉仪可以被设置成使得X基矢下的连续两个脉冲中的前一个脉冲沿长臂传输，后一个脉冲沿短臂传输，从而避免由于时间不重合导致的能量损失，因而能够实现高效的相位解码。

<基于时间相位编码的量子密钥分发系统>

本发明的还一方面还提出了一种基于时间相位编码的量子密钥分发系统，该系统可以包括根据本发明的光源、编码装置及解码装置中第一个或多个。

以上所述仅是本发明的实施方式，应该指出对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种可同时用于时间编码和相位编码的光源，其包括：

主激光器，其在一个系统周期内基于主驱动信号源提供的主驱动信号的驱动输出一个主激光器脉冲，以用于形成种子光；

从激光器，其基于从驱动信号源提供的从驱动信号的驱动在所述种子光的激励下以注入锁定的方式输出从激光器脉冲，用于编码信号光脉冲；

所述从驱动信号包括第一、第二和第三从驱动信号，且在一个系统周期内，所述第一、第二和第三从驱动信号中的一个被随机地输出以驱动所述从激光器；其中，在所述第一从驱动信号的驱动下，在一个系统周期内，所述从激光器仅输出一个第一从激光器脉冲，且所述第一从激光器脉冲是源于一个所述主激光器脉冲的位于第一时间位置的脉冲部分激励的；在所述第二从驱动信号的驱动下，在一个系统周期内，所述从激光器仅输出一个第二从激光器脉冲，且所述第二从激光器脉冲是源于一个所述主激光器脉冲的位于第二时间位置的脉冲部分激励的；以及，在所述第三从驱动信号的驱动下，在一个系统周期内，所述从激光器输出连续两个第三从激光器脉冲，且所述两个第三从激光器脉冲是分别源于一个所述主激光器脉冲的位于第三时间位置和第四时间位置的脉冲部分激励的；

其特征在于还包括第一分束器；

所述主激光器包括第一主激光器和第二主激光器；并且

所述第一分束器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，且被设置成，经由所述第一端口接收所述第一主激光器输出的第一主激光器脉冲以将其分成所述第一主激光器脉冲的两个脉冲部分，并分别经由所述第三端口和所述第四端口将所述第一主激光器脉冲的所述两个脉冲部分输出给所述从激光器；以及经由所述第二端口接收所述第二主激光器输出的第二主激光器脉冲以将其分成所述第二主激光器脉冲的两个脉冲部分，并分别经由所述第三端口和第四端口将所述第二主激光器脉冲的所述两个脉冲部分输出给所述从激光器。

2.如权利要求1所述的光源，所述第一分束器的所述第三端口与所述从激光器之间光路的光程与所述第一分束器的所述第四端口与所述从激光器之间光路的光程被设置成不同，使得所述两个脉冲部分在不同的时间位置上进入所述从激光器。

3.如权利要求2所述的光源，其中在所述从激光器与所述分束器之间设有可调的时间延时元件。

4.如权利要求1所述的光源，其中所述第一时间位置与所述第三时间位置相同，所述第二时间位置与所述第四时间位置相同。

5.如权利要求1所述的光源，其还包括第二分束器，所述第一分束器和所述第二分束器被用于形成不等臂干涉仪。

6.如权利要求5所述的光源，其中，所述不等臂干涉仪与所述从激光器之间设有第一光学传输元件，所述第一光学传输元件包括三个传输端口。

7.如权利要求5或6所述的光源，其还包括第三主激光器，且所述第三主激光器被设置成与所述第二分束器连接，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述不等臂干涉仪分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

8.如权利要求5或6所述的光源，其还包括第三主激光器和第二光学传输元件，其中，所述第二光学传输元件设置在所述不等臂干涉仪的长臂或短臂上，且连接所述第三主激光器，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述第一分束器分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

9.如权利要求1所述的光源，其中，所述从激光器包括第一从激光器和第二从激光器，所述第一从激光器被设置成接收所述第一分束器的所述第四端口的输出，所述第二从激光器被设置成接收所述第一分束器的所述第三端口的输出。

10.如权利要求9所述的光源，其中，所述第一分束器与所述第一从激光器之间还设有第一光学传输元件，所述第一分束器与所述第二从激光器之间还设有第二光学传输元件，且所述光学传输元件包括三个传输端口；以及

所述第一从激光器经由所述第一光学传输元件和所述第二从激光器经由所述第二光学传输元件分别连接第二分束器。

11.如权利要求10所述的光源，其中，所述第二分束器为偏振分束器。

12.如权利要求9-11中任一项所述的光源，其还包括第三主激光器，所述第三主激光器经由第三光学传输元件连接所述第一分束器，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述第一分束器分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

13.如权利要求1所述的光源，其中，所述从激光器包括第一从激光器和第二从激光器，所述第一从激光器和所述第二从激光器分别连接所述第一分束器的所述第四端口和所述第三端口，且所述第一、第二主激光器中的一个与所述第一分束器之间还设有第一光学传输元件，所述光学传输元件包括三个传输端口。

14.如权利要求13所述的光源，其还包括第三主激光器，所述第三主激光器连接第二分束器，使得所述第三主激光器输出的第三主激光器脉冲经所述第二分束器分成两个脉冲部分以分别注入至所述第一主激光器和所述第二主激光器。

15.如权利要求14所述的光源，其中，所述第二分束器、所述第一主激光器与所述第一分束器之间通过第二光学传输元件连接，所述第二分束器、所述第二主激光器与所述第一光学传输元件之间通过第三光学传输元件连接。

16.一种无需相位调制器的可用于相位编码的编码装置，其包括如权利要求1-15中任一项所述的光源。

17.如权利要求16所述的编码装置，其还进一步包括强度调制器，所述强度调制器用于调制所述第一从激光器脉冲、第二从激光器脉冲、第三从激光器脉冲之间的相对光强。

18.一种解码装置，其用于对如权利要求16或17所述的编码装置发送的时间相位编码进行解码，所述解码装置包括基矢选择单元、时间基矢解码单元和相位基矢解码单元，其中，所述基矢选择单元被设置成根据预设概率将接收的基矢脉冲输入至所述时间基矢解码单元和所述相位基矢解码单元中的一个。

19.如权利要求18所述的解码装置，其中，所述相位基矢解码单元包括不等臂干涉仪。

20.如权利要求19所述的解码装置，其中，所述不等臂干涉仪包括偏振分束器、分束器及介于两者之间的长臂和短臂，所述偏振分束器被设置成使相位基矢下的连续两个脉冲中的前一个脉冲沿所述长臂传输，后一个脉冲沿所述短臂传输。

21.一种基于时间相位编码的量子密钥分发系统，其包括如权利要求1-15中任一项所述的光源。

22.一种基于时间相位编码的量子密钥分发系统，其包括如权利要求18-20中任一项所述的解码装置。