CN110417550B - 一种用于量子密钥分发的编码芯片 - Google Patents
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Abstract
一种用于量子密钥分发的编码芯片，包括：输入光功率调节结构(100)，包括第一输出端口和第二输出端口；长臂延迟线结构(200)，其输入端与第一输出端口连接；短臂直波导结构(800)，其输入端与第二输出端口连接；动态相位调制结构(300)，包括两输入端口，分别与长臂延迟线结构(200)和短臂直波导结构(800)的输出端连接；可调光衰减结构(400)，设于动态相位调制结构(300)后或设于光功率调节结构(100)前；其中，输入光功率调节结构(100)、长臂延迟线结构(200)、短臂直波导结构(800)、动态相位调制结构(300)以及可调光衰减结构(400)设于同一衬底(500)上。该编码芯片结构紧凑、体积小、集成度高，利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种用于量子密钥分发的编码芯片。
背景技术
随着网络信息传输量的增长，除基本的语音信息交流外，各种个人私密信息、技术及资料，如银行个人信息、购物信息等加密变得越来越重要，采用量子密钥分发技术可保证每次传输均进行加密，可最大限度减少信息泄漏。目前，量子密钥分发中发射端量子编码多采用分离元件搭建而成，体积大、结构复杂、成本高，不利于量子密码技术的推广应用。因此，急需设计一种体积小、集成度高的编码芯片。
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量子密钥分发的编码芯片，该编码芯片结构紧凑、体积小、集成度高，利于量子密码技术的推广应用。
(二)技术方案
第一方面，本发明提供了一种用于量子密钥分发的编码芯片，包括：输入光功率调节结构100，用于调节输入光的功率，包括第一输出端口和第二输出端口；长臂延迟线结构200，用于延迟部分输入光，其输入端与所述第一输出端口连接；短臂直波导结构800，其输入端与第二输出端口连接，用于传输另一部分输入光，其上设有一静态相位调制结构700，用于调节另一部分输入光的相位；动态相位调制结构300，用于调节所述输入光的相位，包括两输入端口，分别与长臂延迟线结构200和短臂直波导结构800的输出端连接；可调光衰减结构400，其设于动态相位调制结构300后或设于光功率调节结构100前；其中，输入光功率调节结构100、长臂延迟线结构200、短臂直波导结构800、动态相位调制结构300以及可调光衰减结构400设于同一衬底500上。
可选地，还包括诱骗态制备结构600，其输入端与动态相位调制结构300的输出端连接：若可调光衰减结构400设于动态相位调制结构300后，则诱骗态制备结构600的输出端与可调光衰减结构400的输入端连接；若可调光衰减结构400设于光功率调节结构100前，则诱骗态制备结构600输出端为整个编码芯片的输出端。其中，诱骗态制备结构600设于衬底500上。
可选地，衬底500的材料为硅，输入光功率调节结构100、长臂延迟线结构200、可调光衰减结构400以及静态相位调制结构700为衬底500上生长并刻蚀二氧化硅或绝缘层上硅光波导制成。
可选地，动态相位调制结构300以及诱骗态制备结构600由铌酸锂扩散波导制作而成。
可选地，光功率调节结构100和可调光衰减结构400均为马赫-曾德尔结构，包括输入分束器、上臂、下臂以及输出合束器，分束器和合束器为定向耦合器结构，上臂或下臂上分别设有加热电极和引线电极102以及加热电极和引线电极401，其中，加热电极的材料为钛-钨合金，引线电极的材料为钛-金合金。
可选地，动态相位调制结构300为直波导结构，包括上臂和下臂，其上臂和下臂设有高频调制电极302，高频调制电极302为双臂推挽GSG高频结构，高频调制电极302材料为电镀金。
可选地，动态相位调制结构300还包括Y型分支结构，上臂和下臂的输出端分别与Y型分支结构的输入端连接，Y型分支结构的输出端与诱骗态制备结构600的输入端连接。
可选地，诱骗态制备结构600为马赫-曾德尔结构，包括输入分束器、上臂和下臂以及输出合束器，分束器和合束器为Y型分支结构，其上臂和下臂设有高频调制电极601，高频调制电极601为双臂推挽GSG高频结构，高频调制电极601材料为电镀金。
可选地，静态相位调制结构700为热光调制器，通过在直波导结构800上生长加热及引线电极制成，加热电极为钛-钨合金，引线电极为钛-金合金。
可选地，动态相位调制结构300的两输入端端面与长臂延迟线结构200和短臂直波导结构800输出端的端面耦合对齐后固定于衬底500上；以及若可调光衰减结构400设于动态相位调制结构300后，诱骗态制备结构600的输出端与可调光衰减结构400的输入端端面耦合对齐后固定于衬底500上。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于量子密钥分发的编码芯片，可以在同一衬底500上集成异质结构，至少达到如下有益效果：
1，实现高速量子相位编码；
2，可以高速制备诱骗态编码；
3，动态相位调制与静态相位调制相结合，增强了相位调节能力；
4，结构紧凑、集成度高、体积小，利于量子密码技术的推广。
附图说明
图1示意性示出了本公开实施例的一种无诱骗态制备结构600的编码芯片结构示意图；
图2示意性示出了本公开实施例的另一种无诱骗态制备结构600的编码芯片结构示意图；
图3示意性示出了本公开实施例的图1所对应的具有诱骗态制备结构600的编码芯片结构示意图；
图4示意性示出了本公开实施例的图2所对应的具有诱骗态制备结构600的编码芯片结构示意图。
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。
一种用于量子密钥分发的编码芯片，包括：输入光功率调节结构100，用于调节输入光的功率，包括第一输出端口和第二输出端口；长臂延迟线结构200，用于延迟部分输入光，其输入端与第一输出端口连接；短臂直波导结构800，其输入端与第二输出端口连接，用于传输另一部分输入光，其上设有一静态相位调制结构700，用于调节另一部分输入光的相位；动态相位调制结构300，用于调节输入光的相位，包括两输入端口，分别与长臂延迟线结构200和短臂直波导结构800的输出端连接；可调光衰减结构400，其设于动态相位调制结构300后或设于光功率调节结构100前。以下将以具体实施例对其进行详细介绍。
输入光功率调节结构100，用于调节输入光的功率，包括第一输出端口和第二输出端口；
具体的，输入光功率调节结构100，用于调节输入光的功率，其包括第一输出端口和第二输出端口，输入光在输出输入光功率调节结构100之前经过定向耦合结构的合束器合束，而后经第一输出端口和第二输出端口输出。该输入光功率调节结构100为马赫-曾德尔结构，包括上臂和下臂，上臂或下臂上设有加热电极和引线电极102，其中，加热电极的材料为钛-钨合金，引线电极的材料为钛-金合金。
输入单脉冲，经输入光功率调节结构100，通过热光效应调节输出脉冲光的分光功率值Iout为：
其中，
为相位差，
二氧化硅的热光系数dn/dT＝1.19×10-5/K。
长臂延迟线结构200，用于延迟部分输入光，其输入端与第一输出端口连接；
具体的，由上可知，第一输出端口输出部分输入光，第一输出端口和长臂延迟线结构200的输入端口连接，实现该部分输入光的延迟。
该长臂延迟线结构200为两个不等臂光传输波导，通过两臂波导的长度差ΔL，通过下式可以确定脉冲分裂为双脉冲的延迟时间Δt：
其中，c为真空光速，nc为波导有效折射率，如延时时间为400ps，则两长度差为82.7mm。
短臂直波导结构800，其输入端与第二输出端口连接，用于传输另一部分输入光，其上设有一静态相位调制结构700，用于调节另一部分输入光的相位；
具体的，输入光功率调节结构100的第二输出端口输出另一部分输入光，该第二输出端口与短臂直波导结构800的输入端连接，该短臂直波导结构800上还设置有静态相位调制结构700，以调节输入短臂直波导结构800的输入光的相位。静态相位调制结构700为热光调制器，在直波导上生长加热及引线电极，加热电极为钛-钨合金，引线电极为钛-金合金。
动态相位调制结构300，用于调节输入光的相位，包括两输入端口，分别与长臂延迟线结构200和短臂直波导结构800的输出端连接；
具体的，动态相位调制结构300，用于调节输入光的动态相位，包括两输入端口以及一输出端口，该两个输入端口分别与长臂延迟线结构200和短臂直波导结构800的输出端连接，一部分光先后经过长臂延迟线结构200及动态相位调制器300上臂后输出，另一部分光先后经过短臂直波导结构800经静态相位调制器700及动态相位调制器300下臂后输出。两部分光随后通过动态相位调制器300的Y型分支，形成前后双脉冲；该输出端口为Y型分支结构的合束器。该动态相位调制结构300为直波导结构，其上臂和下臂设有高频调制电极302，高频调制电极302为双臂推挽GSG高频结构，高频调制电极302材料为电镀金。
可调光衰减结构400，其设于动态相位调制结构300后或设于光功率调节结构100前。
具体的，可调光衰减结构400可以设于相位调制结构300后，也可以设于光功率调节结构100前，因此可形成两种编码芯片结构，其一如图1所示，其二如图2所示。可调光衰减结构400为马赫-曾德尔结构，其上臂或下臂上设有加热电极和引线电极401，其中，加热电极的材料为钛-钨合金，引线电极的材料为钛-金合金。该可调光衰减结构400的输出端为定向耦合结构的合束器。
上述，输入光功率调节结构100、长臂延迟线结构200、短臂直波导结构800、动态相位调制结构300以及可调光衰减结构400设于同一衬底500上。该衬底500的材料为硅，输入光功率调节结构100、长臂延迟线结构200、可调光衰减结构400以及静态相位调制结构700为衬底500上生长并刻蚀二氧化硅或绝缘层上硅光波导制成。
通过以上结构即可实现高速量子态相位编码。
为实现诱骗态编码，该用于量子密钥分发的编码芯片可以还包括诱骗态制备结构600，其输入端与动态相位调制结构300的输出端连接，其输出端为Y型分支结构的合束器，由上可知，上述编码芯片可以有图1和图2两种结构，因此对应的加入诱骗态制备结构600后的编码芯片也应该对应有两种结构(如图3和图4所示)，具体的：
若可调光衰减结构400设于动态相位调制结构300后，则诱骗态制备结构600的输出端与可调光衰减结构400的输入端连接，可调光衰减结构400输出编码后的输入光；
若可调光衰减结构400设于光功率调节结构100前，也即可调光衰减结构400的输出端与光功率调节结构100的输入端连接，则所述诱骗态制备结构600输出端为整个编码芯片的输出端。
诱骗态制备结构600为马赫-曾德尔结构，其上臂和下臂设有高频调制电极601，高频调制电极601为双臂推挽GSG高频结构，高频调制电极601材料为电镀金。
输入光功率调节结构100、延迟线结构200、静态相位调制结构700、可调光衰减结构400为第一波导材料；动态相位调制结构300与诱骗态制备结构600为第二波导材料，其中，第一波导材料为不同掺杂的二氧化硅材料，折射率差为0.75％，其中芯层为掺锗的二氧化硅材料，折射率n1＝1.4508，上下包层为掺硼、磷的二氧化硅材料，折射率n2＝1.445，波导截面尺寸为6μm×6μm，折射率差Δn具体公式如下式(1)所示：
第二波导材料为铌酸锂质子扩散材料，波导截面尺寸为9μm×9μm。
动态相位调制结构300的两输入端端面与长臂延迟线结构200和短臂直波导结构800输出端的端面耦合对齐后固定于衬底500上；以及若可调光衰减结构400设于动态相位调制结构300后，诱骗态制备结构600的输出端与可调光衰减结构400的输入端端面耦合对齐后固定于衬底500上。
以该编码芯片制备诱骗态编码，并且可调光衰减结构400设于动态相位调制结构300后为例，其工作过程如下：
脉冲光源通过输入光功率调节结构100，一部分光先后经过长臂延迟线结构200及动态相位调制器300上臂后输出，另一部分光先后经过短臂800及动态相位调制器300下臂后输出，短臂800上设有静态相位调制器700。两部分光随后通过动态相位调制器300的Y型分支，形成前后双脉冲。调节输入光功率调节结构100的电极102电压，使双脉冲强渡比值为1：1。调节静态相位调节结构700的电极电压，使两脉冲相对相位处于合适相位区间，然后通过调节动态相位调制结构300两臂上高频调制电极302电压幅值，可控制双脉冲相对相位差为0、π/2、π和3π/2，动态相位调制结构300速率可达Ghz以上；随后光脉冲进入诱骗态制备结构600，调节高频调制电极601的电压幅值，产生几种不同等级的幅度调制，从而实现诱骗态输出。诱骗态制备结构600的输出端与可调光衰减结构400的输入端端面耦合对齐后固定于衬底500上。
经过相位调制和诱骗态调制后的双脉冲接着进入可调光衰减结构400，可调光衰减结构400为马赫-曾德尔结构，通过调节加热电极和引线电极401电极电压值，利用二氧化硅热光效应，实现脉冲光功率动态衰减变化量达到80dB，将光子数衰减为0.1光子/脉冲，由输出波导输出具有固定相位差的双光子脉冲对，产生|0＞、|1＞、|+＞、|-＞四个相位编码量子态，完成量子态编码。
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)
1.一种用于量子密钥分发的编码芯片，包括：
输入光功率调节结构(100)，用于调节输入光的功率，包括第一输出端口和第二输出端口；
长臂延迟线结构(200)，用于延迟部分输入光，其输入端与所述第一输出端口连接；
短臂直波导结构(800)，其输入端与所述第二输出端口连接，用于传输另一部分输入光，其上设有一静态相位调制结构(700)，用于调节所述另一部分输入光的相位；
动态相位调制结构(300)，用于调节所述输入光的相位，包括两输入端口，分别与所述长臂延迟线结构(200)和短臂直波导结构(800)的输出端连接；
可调光衰减结构(400)，其设于动态相位调制结构(300)后或设于光功率调节结构(100)前；
其中，输入光功率调节结构(100)、长臂延迟线结构(200)、短臂直波导结构(800)、动态相位调制结构(300)以及可调光衰减结构(400)设于同一衬底(500)上；
所述光功率调节结构(100)和可调光衰减结构(400)均为马赫-曾德尔结构，包括输入分束器、上臂、下臂以及输出合束器，所述分束器和合束器为定向耦合器结构，所述上臂或下臂上分别设有加热电极和引线电极(102)以及加热电极和引线电极(401)，其中，加热电极的材料为钛-钨合金，引线电极的材料为钛-金合金。
2.根据权利要求1所述的编码芯片，还包括诱骗态制备结构(600)，其输入端与所述动态相位调制结构(300)的输出端连接：
若所述可调光衰减结构(400)设于动态相位调制结构(300)后，则所述诱骗态制备结构(600)的输出端与所述可调光衰减结构(400)的输入端连接；
若所述可调光衰减结构(400)设于光功率调节结构(100)前，则所述诱骗态制备结构(600)输出端为整个编码芯片的输出端；
其中，所述诱骗态制备结构(600)设于所述衬底(500)上。
3.根据权利要求1所述的编码芯片，所述衬底(500)的材料为硅，所述输入光功率调节结构(100)、长臂延迟线结构(200)、可调光衰减结构(400)以及静态相位调制结构(700)为衬底(500)上生长并刻蚀二氧化硅或绝缘层上硅光波导制成。
4.根据权利要求3所述的编码芯片，所述动态相位调制结构(300)以及诱骗态制备结构(600)由铌酸锂扩散波导制作而成。
5.根据权利要求2所述的编码芯片，所述动态相位调制结构(300)为直波导结构，包括上臂和下臂，其上臂和下臂设有高频调制电极(302)，所述高频调制电极(302)为双臂推挽GSG高频结构，所述高频调制电极(302)材料为电镀金。
6.根据权利要求5所述的编码芯片，所述动态相位调制结构(300)还包括Y型分支结构，所述上臂和下臂的输出端分别与所述Y型分支结构的输入端连接，所述Y型分支结构的输出端与所述诱骗态制备结构(600)的输入端连接。
7.根据权利要求2所述的编码芯片，所述诱骗态制备结构(600)为马赫-曾德尔结构，包括输入分束器、上臂和下臂以及输出合束器，所述分束器和合束器为Y型分支结构，其上臂和下臂设有高频调制电极(601)，所述高频调制电极(601)为双臂推挽GSG高频结构，所述高频调制电极(601)材料为电镀金。
8.根据权利要求1所述的编码芯片，所述静态相位调制结构(700)为热光调制器，通过在直波导结构(800)上生长加热及引线电极制成，加热电极为钛-钨合金，引线电极为钛-金合金。
9.根据权利要求2所述的编码芯片，所述动态相位调制结构(300)的两输入端端面与所述长臂延迟线结构(200)和短臂直波导结构(800)输出端的端面耦合对齐后固定于所述衬底(500)上；以及若所述可调光衰减结构(400)设于动态相位调制结构(300)后，所述诱骗态制备结构(600)的输出端与所述可调光衰减结构(400)的输入端端面耦合对齐后固定于所述衬底(500)上。
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Citations (3)
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
| 《An Integrated Photonic Chip for Continuous-variable》;G.Zhang等;《2017 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)》;20171026;全文 * |
| 《Chip-based quantum key distribution》;P. Sibson等;《NATURE COMMUNICATIONS》;20170209;全文 * |
| 《硅基马赫曾德电光调制设计优化与实现》;周林杰等;《中兴通讯技术》;20171031;第23卷(第5期);全文 * |
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