CN110266397B - 一种用于偏振bb84协议的片上解码器及解码方法 - Google Patents

Abstract

一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法，包括：输入波导(100)及偏振分束旋转器(200)；第一光分束器(301)及第二光分束器(302)，设于偏振分束旋转器(200)之后；2×2干涉耦合器(500)，其中，第一干涉耦合器(501)与第一光分束器(301)、第二干涉耦合器(502)与第二光分束器(302)、第一干涉耦合器(501)与第三干涉耦合器(503)及第二干涉耦合器(502)与第四干涉耦合器(504)之间均有一光路设有相位偏置调制器；输出波导(600)，用于输出解码后的信号光。该解码器及解码方法可实现不同制备基下偏振BB84协议的被动解调，且对于光纤信道中的偏振失衡，该解码器可通过片上调控实现精确补偿。

Description

一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法

技术领域

本发明涉及量子通信与集成光学技术领域，尤其涉及一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法。

背景技术

量子密码是量子力学和密码学相结合的产物，它解决了经典密码体制的密钥分配的难题。其利用量子力学基本原理——测不准原理和单量子态不可克隆定理，保证了在密钥分配过程中，公开信道中的数据不必担心被窃听。目前公认的量子密钥分发装置主要是基于传统的分立光学棱镜或光纤器件，体积大，难以集成，成本高，不利于大规模的商业化。随着硅基光子学的发展，分立光学器件的功能逐渐可在片上实现，从而方便集成，同时利用成熟的硅器件加工平台，可以实现大规模低成本的量产。于是人们开始尝试将量子密钥分发装置所需的器件和子系统集成在片上。对于偏振BB84协议量子密钥分发，其解调端的设置一般与发射端所制备的偏振态所对应，即解调端的探测基与发射端的制备基一致，无法对不同制备基的偏振BB84协议进行解调。同时由于一般光纤信道中的双折射效应会导致偏振失衡，因此，传统方案需要在QKD系统解调端前加入偏振控制器以做偏振补偿，这会导致额外成本以及码率牺牲。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本发明提供了一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法，用于解决传统方案中分立元件体积大、成本高以及现有技术中无法对不同制备基下偏振BB84协议进行解调、无法实现片上偏振补偿等问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种用于偏振BB84协议的片上解码器，包括：

输入波导100，用于输入待解码信号光；

偏振分束旋转器200，用于将待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；

1×2光分束器300，包括第一光分束器301及第二光分束器302，用于将偏振方向相同的两束信号光分别分束为两束等强度信号光；

相位偏置调制器400，包括第一相位偏置调制器401、第二相位偏置调制器402、第三相位偏置调制器403及第四相位偏置调制器404，用于调节输入信号光的相位，其中，第一相位偏置调制器401用于对第一光分束器301分束的两束等强度信号光中的一束信号光进行相位调节，第二相位偏置调制器402对第二光分束器302分束的两束等强度信号光中的一束信号光进行相位调节；

2×2干涉耦合器500，包括第一干涉耦合器501、第二干涉耦合器502、第三干涉耦合器503及第四干涉耦合器504，用于对接收的信号光做厄米运算，其中，第一干涉耦合器501用于对第一相位偏置调制器401相位调节后的信号光及第二光分束器302分束后的两束等强度信号光中的另一束信号光做厄米运算，并将运算后的一束信号光经第三相位偏置调制器403进行相位调节后传输至第三干涉耦合器503，将运算后的另一束信号光直接传输至第三干涉耦合器503做厄米运算；第二干涉耦合器502用于对第一光分束器301分束的两束等强度信号光中的另一束信号光及第二相位偏置调制器402相位调节后的信号光做厄米运算，并将运算后的一束信号光经第四相位偏置调制器404进行相位调节后传输至第四干涉耦合器504，将运算后的另一束信号光直接传输至第四干涉耦合器504做厄米运算；

输出波导600，包括第一输出波导601、第二输出波导602、第三输出波导603及第四输出波导604，其中，第一输出波导601和第二输出波导602用于输出第三干涉耦合器503厄米运算后的信号光，第三输出波导603和第四输出波导604用于输出第四干涉耦合器504厄米运算后的信号光。

可选地，输入波导100、偏振分束旋转器200、1×2光分束器300、相位偏置调制器400、2×2干涉耦合器500及输出波导600材料为硅材料，采用与微电子工艺兼容的工艺加工，实现片上集成。

可选地，偏振分束旋转器200采用绝热非对称定向耦合器，其一侧具有一个输入端口，另一侧具有两个输出端口，输入端口接收输入波导100传输的信号光，先分解为偏振方向正交的两束信号光，再将偏振方向正交的两束信号光中的一束信号光的偏振方向旋转至与另一束信号光的偏振方向相同，得到偏振方向相同的两束信号光并经过两个输出端口输出至第一光分束器301及第二光分束器302。

可选地，1×2光分束器300采用1×2多模干涉耦合器；2×2干涉耦合器500采用2×2多模干涉耦合器。

可选地，相位偏置调制器400采用热光调谐相位调制器。

可选地，输入波导100采用横电场模基模及横磁场模基模传输，输出波导600采用横电场模基模传输。

可选地，片上解码器可对满足偏振BB84协议的任意两组非正交基下的四种偏振量子态进行解码。

可选地，通过调节第一相位偏置调制器401、第二相位偏置调制器402、第三相位偏置调制器403及第四相位偏置调制器404，可对输入波导100输入的信号光的进行偏振补偿。

本发明另一方面提供一种解码方法，包括：

S1，通过输入波导100输入待解码信号光，其中该待解码信号光为偏振BB84协议所发送的量子态信号光；

S2，通过偏振分束旋转器200将待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；

S3，通过1×2光分束器300将偏振方向相同的两束信号光分别分成两束等强度的信号光；

S4，调节相位偏置调制器400的相位并利用2×2干涉耦合器500对接收到的四束信号光进行厄米运算以得到满足偏振BB84协议解码要求的解码信号光；

S5，通过输出波导600输出解码信号光。

可选地，S4包括：通过第一相位偏置调制器401对第一光分束器301输出的信号光中的一束信号光进行相位调节，通过第二相位偏置调制器402对第二光分束器302输出的信号光中的一束信号光进行相位调节；第一干涉耦合器501对第一相位偏置调制器401相位调节后的信号光及第二光分束器302输出的信号光中的另一束信号光做厄米运算，第二干涉耦合器502对第二相位偏置调制器402相位调节后的信号光及第一光分束器301输出的信号光中的另一束信号光做厄米运算；第三相位偏置调制器403对第一干涉耦合器501运算后的一束信号光进行相位调节，第四相位偏置调制器404对第二干涉耦合器502运算后的一束信号光进行相位调节；第三干涉耦合器503对第三相位偏置调制器403相位调节后的信号光及第一干涉耦合器501运算后的另一束信号光做厄米运算，第四干涉耦合器504对第四相位偏置调制器404相位调节后的信号光及第二干涉耦合器502运算后的另一束信号光做厄米运算，得到解码信号光。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法，整个器件采用与微电子工艺兼容的工艺加工而成，可以实现集成化、低成本的大规模量产。器件内部利用硅材料的的热光效应来实现大范围的片上相位偏置调控，在此基础上结合其它的逻辑器件，通过相位调试，实现了对不同制备基下的偏振BB84协议的解调功能；同时，对于量子态信号光在信道中的偏振失衡，该解码器可以通过相应调控进行片上补偿来实现精确被动解调，减少了片外偏振控制器导致的额外成本和码率牺牲。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例的用于偏振BB84协议的片上编码器的结构以及外接探测器的示意图；

图2示意性示出了本公开实施例的偏振BB84协议的量子态的组成示意图以及其在二维希尔伯特空间中的方位示意图；

图3示意性示出了本公开实施例的满足偏振BB84协议的四种量子态在二维希尔伯特空间中的方位示意图以及三种典型的BB84协议的量子态示意图；

图4示意性示出了本公开实施例的用于偏振BB84协议量子密钥的解码器在工作状态下的量子态信号光演化图；

图5示意性示出了本公开实施例的用于偏振BB84协议量子密钥的解码方法下输出波导处的解码信号光图。

【附图标记】

100-输入波导

200-偏振分束旋转器

300-1×2分束器

301-第一光分束器 302-第二光分束器

400-相位偏置调制器

401-第一相位偏置调制器 402-第二相位偏置调制器

403-第三相位偏置调制器 404-第四相位偏置调制器

500-2×2干涉耦合器

501-第一干涉耦合器 502-第二干涉耦合器

503-第三干涉耦合器 504-第四干涉耦合器

600-输出波导

601-第一输出波导 602-第二输出波导

603-第三输出波导 604-第四输出波导

700-探测器

701-第一外部探测器 702-第二外部探测器

703-第三外部探测器 704-第四外部探测器

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

第一方面，本发明提供了一种用于偏振BB84协议的解码器参见图1，该解码器包括：

输入波导100，用于输入信号光。

具体的，输入波导100，用于输入待解码信号光，本发明实施例中，信号光是偏振BB84协议所发送的量子态信号光。

偏振分束旋转器200，用于将信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光。

具体的，本发明实施例的解码器中，偏振分束旋转器200采用绝热非对称定向耦合器，其一侧具有一个输入端口，另一侧具有两个输出端口，输入端口接收波导100传输的信号光后，先分解为偏振方向正交的两束信号光，再将偏振方向正交的两束信号光中的一束信号光的偏振方向旋转至与另一束信号光的偏振方向相同，得到偏振方向相同的两束信号光并经过两个输出端口输出至第一光分束器301及第二光分束器302。

1×2均匀光分束器300，包括第一光分束器301及第二光分束器302，用于将输入的信号光分束为两束等强度的信号光。

具体的，本发明实施例的解码器中，第一光分束器301及第二光分束器302采用1×2多模干涉耦合器(1×2MMI)，第一光分束器301和第二光分束器302分别将偏振分束旋转器200输出的两束信号光分成两束等强度的信号光。

相位偏置调制器400，包括第一相位偏置调制器401、第二相位偏置调制器402、第三相位偏置调制器403及第四相位偏置调制器404，用于调节输入信号光的相位。

具体的，本发明实施例的解码器中，第一相位偏置调制器401、第二相位偏置调制器402、第三相位偏置调制器403及第四相位偏置调制器404采用热光调谐相位调制器，第一相位偏置调制器401用于对第一光分束器301分束的两束信号光中的一束信号光进行相位调节，第二相位偏置调制器402对第二光分束器302分束的两束信号光中的一束信号光进行相位调节，第三相位偏置调制器403用于对2×2干涉耦合器501输出的两束信号光中的一束信号光进行相位调节，第四相位偏置调制器404对2×2干涉耦合器502输出的两束信号光中的一束信号光进行相位调节。

2×2干涉耦合器500，包括第一干涉耦合器501、第二干涉耦合器502、第三干涉耦合器503及第四干涉耦合器504，用于对接收的信号光做厄米运算。

具体地，本发明实施例的解码器中，第一干涉耦合器501、第二干涉耦合器502、第三干涉耦合器503及第四干涉耦合器504采用2×2多模干涉耦合器(2×2MMI)，第一干涉耦合器501用于对第一相位偏置调制器401相位调节后的信号光及第二光分束器302分束的两束等强度信号光中的另一束信号光做厄米运算，并将运算后的一束信号光经第三相位偏置调制器403进行相位调节后传输至第三干涉耦合器503，将运算后的另一束信号光直接传输至第三干涉耦合器503做厄米运算；第二干涉耦合器502用于对第一光分束器301分束的两束等强度信号光中的另一束信号光及第二相位偏置调制器402相位调节后的信号光做厄米运算，并将运算后的一束信号光经第四相位偏置调制器404进行相位调节后传输至第四干涉耦合器504，将运算后的另一束信号光直接传输至第四干涉耦合器504做厄米运算。

输出波导600，包括第一输出波导601、第二输出波导602、第三输出波导603及第四输出波导604。

具体的，第一输出波导601及第二输出波导602用于输出第三干涉耦合器503厄米运算后的两束信号光，第三输出波导603及第四输出波导604用于输出第四干涉耦合器504厄米运算后的两束信号光。

在本发明实施例的解码器中，输入波导100、偏振分束旋转器200、均匀1×2光分束器300、相位偏置调制器400、2×2干涉耦合器500及输出波导600材料为硅材料，即该解码器制作在硅衬底上采用与一般微电子工艺兼容的工艺加工而成，实现片上集成。输入波导100采用横电场模基模及横磁场模基模传输，输出波导600采用横电场模基模传输。

第二方面，本发明实施例还提供一种用于偏振BB84协议的解码方法，可对不同制备基下的偏振BB84协议进行被动解调，下面以对不同制备基下的偏振BB84协议进行被动解调为例，对该解调方法进行详细介绍。该方法包括：

S1，通过输入波导100输入待解码信号光，其中该待解码信号光为偏振BB84协议所发送的量子态信号光。

具体的，偏振BB84协议所发送量子态由两种偏振方向正交的脉冲(TE0脉冲与TM0脉冲)组成，其基本结构和其在二维希尔伯特空间中的方位如图2所示，对于在二维希尔伯特空间中坐标为(θ，φ)的量子态

其代表TE0脉冲强度为cos²(θ/2)、TM0脉冲强度为sin²(θ/2)，且TM0脉冲相对于TE0脉冲的相位差为φ，使用量子力学算符表示如下：

(θ，φ)：

在二维希尔伯特空间中与(θ，φ)量子态正交的量子态是其关于球心的对称点(π-θ，φ+π)，使用量子力学算符

表示如下：

(π-θ，φ+π)：

对于偏振BB84协议，其编码端需要制备两组不同的量子态信号光，如图3所示，每组内两个量子态相互正交，即

与

正交、

与

正交，两组量子态之间不正交。在二维希尔伯特空间中这四个量子态信号光显示为过球心圆上的四等分点，因此对应本发明实施例所公开的解码器，输入波导100的四种量子态信号光可以表示为：

(θ₁，φ₁)：

(π-θ₁，φ₁+π)：

(θ₂，φ₂)：

(π-θ₂，φ₂+π)：

S2，通过偏振分束旋转器200将待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光。

具体地，如图4所示，偏振分束旋转器200将待解码信号光先分解为偏振方向正交的两束信号光，再将偏振方向正交的两束信号光中的一束信号光的偏振方向旋转至与另一束信号光的偏振方向相同，得到偏振方向相同的两束信号光。至此，输入波导100内偏振量子态信号光中TE0脉冲的信息转移至了第一光分束器301的输入端、TM0脉冲旋转为TE0脉冲并将信息转移至了第二光分束器302的输入端。

S3，通过1×2光分束器300将偏振方向相同的两束信号光分别分成两束等强度的信号光。

具体地，如图4所示，第一光分束器301和第二光分束器302分别将输入的TE0脉冲分成两束等强度的信号光。

S4，调节相位偏置调制器400的相位并利用2×2干涉耦合器(500)对接收到的四束信号光进行厄米运算以得到满足偏振BB84协议解码要求的信号光。

具体地，通过第一相位偏置调制器401对第一光分束器301输出的信号光中的一束信号光进行相位调节，通过第二相位偏置调制器402对第二光分束器302输出的信号光中的一束信号光进行相位调节；第一干涉耦合器501对第一相位偏置调制器401相位调节后的信号光及第二光分束器302输出的信号光中的另一束信号光做厄米运算，第二干涉耦合器502对第二相位偏置调制器402相位调节后的信号光及第一光分束器301输出的信号光中的另一束信号光做厄米运算；第三相位偏置调制器403对第一干涉耦合器501运算后的一束信号光进行相位调节，第四相位偏置调制器404对第二干涉耦合器502运算后的一束信号光进行相位调节；第三干涉耦合器503对第三相位偏置调制器403相位调节后的信号光及第一干涉耦合器501运算后的另一束信号光做厄米运算，第四干涉耦合器504对第四相位偏置调制器404相位调节后的信号光及第二干涉耦合器502运算后的另一束信号光做厄米运算，得到解码信号光。

S5，通过输出波导600输出解码信号光。

具体地，第一输出波导601及第二输出波导602输出第三干涉耦合器503厄米运算后的解码信号光，第三输出波导603及第四输出波导604输出第四干涉耦合器504厄米运算后的解码信号光。

对于偏振BB84协议，其被动解码需要实现两种等概率的不同解调，第一种解调可以对编码端制备的第一组量子态信号光作准确响应，而对第二组量子态信号光作随机响应；第二种解调可以对编码端制备的第二组量子态信号光作准确响应，而对第一组量子态信号光作随机响应。而本发明实施例所公开的解码器可对满足偏振BB84协议的任意四种量子态信号光(如上所述输入波导100的四种量子态信号光)进行被动解调。

具体的，本发明实施例所公开的解码器中，偏振分束旋转器200将信号光分解为偏振方向相同的两束信号光并发送至第一光分束器301和第二光分束器302，之后第一光分束器301和第二光分束器302进一步将接收的信号光分别分束为两束等强度的信号光(如图4所示)。第一光分束器301和第二光分束器302均包括一上输出端和下输出端，第一光分束器301的上输出端和第二光分束器302的上输出端的信号光共同进入第一组解调组件A(如图1中的实线框所示)，第一光分束器301的下输出端和第二光分束器302的下输出端的信号光共同进入第二组解调组件B(如图1中的实线框所示)，由于第一光分束器301和第二光分束器302均将输入信号光分为强度相等的两束信号光，因此两组不同解调组件的解调概率相同。其中，第一组解调组件A和第二组解调组件B均包括两相位偏置调制器400以及两2×2干涉耦合器500。

对于第一组解调组件A，如图1和图4所示，量子态信号光TE0脉冲和TM0脉冲的信息分别转移至了第一干涉耦合器501的两个输入端，设定第一相位偏置调制器401和第三相位偏置调制器403的相位分别为γ₁＝φ₁+π和γ₃＝θ₁，解调组件A内各元件的等效厄米运算及联合厄米运算L₁为：

在L1的操作下得出：

以上得出，经过解调组件A后，输出波导601、602处的信号光如图5所示，即量子态

会在如图1所示的第一外部探测器701处准确响应，量子态

会在第二外部探测器702处准确响应，同时由于四种量子态

以及

为过球心圆上的四等分点，因此第一外部探测器701以及第二外部探测器702对于量子态

和

的响应是随机的。

同理，对于第二组解调组件B，如图1和图4所示，量子态信号光TE0脉冲和TM0脉冲的信息分别转移至了第二干涉耦合器502的两个输入端，设定第二相位偏置调制器402和第四相位偏置调制器404的相位分别为γ₂＝φ₂+π和γ₄＝θ₂时，输出波导603、604处的信号光如图5所示，可使得量子态

在第三外部探测器703处准确响应，量子态

在第四外部探测器704处准确响应，并且第三外部探测器703和第四外部探测器704对于量子态

和

的响应是随机的。

综上可知，以上设置下四个探测器的结果完全满足当前偏振BB84协议的解码需要，即实现了对满足偏振BB84协议的任意四种量子态进行被动解调的功能。

更一般的，三种典型的偏振BB84协议的量子态如图3所示，其包括：

(θ＝0，φ＝0)：

(θ＝π，φ＝0)：

(θ＝π/2，φ＝0)：

(θ＝π/2，φ＝π)：

(θ＝π/2，φ＝π/2)：

(θ＝π/2，φ＝3π/2)：

偏振BB84协议1：编码端制备|0>，|1>，|+>以及|->四种量子态；

偏振BB84协议2：编码端制备|0>，|1>，|+i>以及|-i>四种量子态；

偏振BB84协议3：编码端制备|+>，|->，|+i>以及|-i>四种量子态；

本发明实施例公开的解码器对上述3种典型的偏振BB84协议的解码设置见下表1：

γ<sub>1</sub>(401)	γ<sub>2</sub>(402)	γ<sub>3</sub>(403)	γ<sub>4</sub>(404)	解码类型
					0°	0°	0°	90°	|0>，|1>，|+>，|->
0°	90°	0°	90°	|0>，|1>，|+i>，|-i>
					0°	90°	90°	90°	|+>，|->，|+i>，|-i>

表1

另外，对于量子态信号在信道传输中产生的偏振失衡，本发明实施例所公开的解码器可以通过相应调控进行片上补偿来实现精确的被动解调。

当量子态

以及

产生偏振失衡时：

只需要对第一相位偏置调制器401、第二相位偏置调制器402、第三相位偏置调制器403和第四相位偏置调制器404做相应调整：

γ₁：

γ₃：

γ₂：

γ₄：

便可对量子态进行片上偏振补偿，重新实现精确被动解调，减少了片外器件导致的额外成本和码率牺牲。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于偏振BB84协议的片上解码器，包括：

输入波导(100)，用于输入待解码信号光；

偏振分束旋转器(200)，用于将所述待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；

1×2光分束器(300)，包括第一光分束器(301)及第二光分束器(302)，用于将所述偏振方向相同的两束信号光分别分束为两束等强度信号光；

相位偏置调制器(400)，包括第一相位偏置调制器(401)、第二相位偏置调制器(402)、第三相位偏置调制器(403)及第四相位偏置调制器(404)，用于调节输入信号光的相位，其中，所述第一相位偏置调制器(401)用于对所述第一光分束器(301)分束的两束等强度信号光中的一束信号光进行相位调节，所述第二相位偏置调制器(402)对所述第二光分束器(302)分束的两束等强度信号光中的一束信号光进行相位调节；

2×2干涉耦合器(500)，包括第一干涉耦合器(501)、第二干涉耦合器(502)、第三干涉耦合器(503)及第四干涉耦合器(504)，用于对接收的信号光做厄米运算，其中，所述第一干涉耦合器(501)用于对所述第一相位偏置调制器(401)相位调节后的信号光及所述第二光分束器(302)分束后的两束等强度信号光中的另一束信号光做厄米运算，并将运算后的一束信号光经所述第三相位偏置调制器(403)进行相位调节后传输至所述第三干涉耦合器(503)，将运算后的另一束信号光直接传输至所述第三干涉耦合器(503)做厄米运算；所述第二干涉耦合器(502)用于对所述第一光分束器(301)分束的两束等强度信号光中的另一束信号光及所述第二相位偏置调制器(402)相位调节后的信号光做厄米运算，并将运算后的一束信号光经所述第四相位偏置调制器(404)进行相位调节后传输至所述第四干涉耦合器(504)，将运算后的另一束信号光直接传输至所述第四干涉耦合器(504)做厄米运算；

输出波导(600)，包括第一输出波导(601)、第二输出波导(602)、第三输出波导(603)及第四输出波导(604)，其中，第一输出波导(601)和第二输出波导(602)用于输出所述第三干涉耦合器(503)厄米运算后的信号光，第三输出波导(603)和第四输出波导(604)用于输出所述第四干涉耦合器(504)厄米运算后的信号光。

2.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的解码器，所述输入波导(100)、偏振分束旋转器(200)、1×2光分束器(300)、相位偏置调制器(400)、2×2干涉耦合器(500)及输出波导(600)材料为硅材料，采用与微电子工艺兼容的工艺加工，实现片上集成。

3.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的解码器，所述偏振分束旋转器(200)采用绝热非对称定向耦合器，其一侧具有一个输入端口，另一侧具有两个输出端口，输入端口接收所述输入波导(100)传输的信号光，先分解为偏振方向正交的两束信号光，再将所述偏振方向正交的两束信号光中的一束信号光的偏振方向旋转至与另一束信号光的偏振方向相同，得到所述偏振方向相同的两束信号光并经过所述两个输出端口输出至所述第一光分束器(301)及第二光分束器(302)。

4.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的片上解码器，所述1×2光分束器(300)采用1×2多模干涉耦合器；所述2×2干涉耦合器(500)采用2×2多模干涉耦合器。

5.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的片上解码器，所述相位偏置调制器(400)采用热光调谐相位调制器。

6.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的片上解码器，所述输入波导(100)采用横电场模基模及横磁场模基模传输，输出波导(600)采用横电场模基模传输。

7.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的片上解码器，所述片上解码器可对满足偏振BB84协议的任意两组非正交基下的四种偏振量子态进行解码。

8.根据权利要求1所述的用于偏振BB84协议的片上解码器，通过调节所述第一相位偏置调制器(401)、第二相位偏置调制器(402)、第三相位偏置调制器(403)及第四相位偏置调制器(404)，可对所述输入波导(100)输入的待解码信号光进行偏振补偿。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述用于偏振BB84协议的片上解码器的解码方法，包括：

S1，通过输入波导(100)输入待解码信号光，其中该待解码信号光为偏振BB84协议所发送的量子态信号光；

S2，通过偏振分束旋转器(200)将所述待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；

S3，通过1×2光分束器(300)将偏振方向相同的两束信号光分别分成两束等强度的信号光；

S4，调节相位偏置调制器(400)的相位并利用2×2干涉耦合器(500)对接收到的四束信号光进行厄米运算，以得到满足所述偏振BB84协议解码要求的解码信号光；

S5，通过输出波导(600)输出所述解码信号光。

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