CN110572260B - 一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器及延时方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器及延时方法，包括光脉冲发生模块和光脉冲延时模块，所述光脉冲发生模块用于输出偏振方向一致的光脉冲至光脉冲延时模块，所述光脉冲延时模块用于对输入的光脉冲进行分束，并通过调节分束后的光脉冲的相位来控制光脉冲在光脉冲延时模块中的回环数，在达到要求的延时时间时输出延时光脉冲。优点：通过对光脉冲进行分束并通过对光脉冲的相位调节，实现主动控制光路中光脉冲的任意回环次数以及从而实现主动控制光脉冲延迟时间，提高了回环差分相移量子密钥分发系统的回环位数；更贴合协议要求的同时增大密钥分发协议的容错率，降低窃听者可获得的最大信息。

Description

一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器及延时方法
技术领域
本发明涉及一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器，属于光纤传输保密通信技术领域。
背景技术
量子密钥分发协议是近三十多年信息安全领域迅速发展的一个重要研究方向。它以量子态为信息载体，通过量子态的传输，能够在合法用户间建立安全密钥，并从物理机制上保证其安全性和对窃听者的可检测性。第一个量子密钥分发协议是由Bennett和Brassard于1984年提出的，又称为BB84协议。随后，多种量子密钥分发协议被相继提出。理论上，量子密钥分发被证明是绝对安全的，但是实际实现时，由于光源和测量设备的不完美将会导致一些安全漏洞的出现。为了克服这些安全漏洞，出现了如诱骗态量子密钥分发协议、测量设备无关的量子密钥分发等协议。量子密钥分发的无条件安全性主要是以量子力学原理为依托。量子力学的基本原理为量子密钥分发实现无条件安全通信提供了保证。具体来讲，量子不可克隆定理保证窃听者无法对量子态进行复制；海森堡不确定原理保证窃听者对量子态的测量操作会引入比特错误从而被发现。在传统量子密钥分发协议中，泄露给窃听者的信息量通过量子力学基本原理进行估计并得出一个上限值。通过检测信号干扰的数量推导出窃听者，窃听者在干扰量子通信过程中获得的信息量，判断本次通信过程安全与否。发送者和接收者对传输的初始粗密钥实施保密放大过程，使双方用户共享密钥中含有很少的被窃听信息。因此传统的量子密钥分发协议的安全与否取决于密钥分发过程中窃听者所窃听到的信息，即合法用户需监控干扰量以估算泄漏的信息。若泄漏信息在限定范围内，可通过错误协商和私密放大等技术获得安全密钥，否则将放弃该次密钥分发过程。然而，2014年日本学者Sasaki等提出了一种回环差分相移量子密钥分发协议(Round-robinDifferential Phase-shift Quantum Key Distribution,RRDPS-QKD)。这个协议的亮点在于将相位错误和比特错误间的联系切断，不再需要通过比特错误来估计相位错误，从而可以通过其它手段将相位错误压低,提高对比特错误的容忍度,即提高了该协议的容错率。这个方案比较类似传统的DPS协议，区别在于循环差分相移量子密钥分发协议中的发送方把相位编码在L个脉冲上(L是实验中的一个参数)，而接收方随机的只选取两个脉冲做测量。即使窃听者获得了某几个脉冲上的相位信息，也无法推测出接收方的测量结果,因为接收方很可能选取的是其它的脉冲进行测量。因此，该协议不需要监控窃听者的干扰就可以获得安全密钥。自回环差分相移量子密钥分发协议提出以来，人们从理论和实验两方面对此都进行了深入的研究。在理论方面，主要包括光源制备、诱骗态方法使用和不同探测器测量设备等三大方面的改进；在实验方面，呈现了不同的、快速稳定的、可变延迟的马赫-曾德尔干涉仪干涉的实现方法。
由于该协议的优势在延时量较长时才能得到充分的体现，且需要保持多种延时量和长延时条件下的干涉测量稳定性，因而在技术实现上具有较大难度。回环差分相移量子密钥分发方案的核心技术难题是如何实现接收端基于可变延迟干涉仪的测量设备。在系统实现过程如何保持干涉仪的稳定、增加可变延迟数值、实现高速切换、降低对单光子探测器的要求等也需要进一步研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种易于构建、成本相对低廉、稳定性高、能实现光路中光脉冲的任意回环次数的脉冲延时器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器，包括光脉冲发生模块和光脉冲延时模块，所述光脉冲发生模块用于输出偏振方向一致的光脉冲至光脉冲延时模块，所述光脉冲延时模块用于对输入的光脉冲进行分束，并通过调节分束后的光脉冲的相位来控制光脉冲在光脉冲延时模块中的回环数，在达到要求的延时时间时输出延时光脉冲。
进一步的，还包括光脉冲接收模块，用于接收所述延时光脉冲。
进一步的，所述光脉冲接收模块包括衰减器和单光子探测器，所述衰减器的输入端连接所述光脉冲延时模块，衰减器的输出端与单光子探测器连接。
进一步的，所述光脉冲发生模块包括激光器和偏振控制器，所述激光器的输出端与偏振控制器的输入端连接，偏振控制器的输出端与所述光脉冲延时模块连接，所述偏振控制器用于输出偏振方向对准主轴(主轴指的是相位调制器的光轴，因为相位调制器是偏振相关器件，为保证调制效率，即所有进入相位调制器的光都被调制，需使用偏振控制器校准光脉冲的偏振)的光脉冲。
进一步的，所述光脉冲延时模块包括第一光环形器、2x2耦合/分束器、相位调制器、第二光环器；
所述第一光环形器的同向输入端连接所述光脉冲发生模块，第一光环形器的同向输出端和反向输入端分别连接2x2分束/耦合器的第一端口和衰减器输入端，所述2x2分束/耦合器的第二端口与第二光环器连接、第三端口和第四端口分别与相位调制器的两端相接；2x2分束/耦合器的四个端口均为输入/输出端口；假设信号脉冲从第一端口4a输入，该脉冲信号被平均分为两束光束，分别从第三端口4c和第四端口4d出射；若相位调制器对第三端口的信号脉冲进行π相位调制，由于这两束脉冲完全相同但传输路径刚好相反，经过Sagnac一圈延时之后两束光在；2x2分束/耦合器4处发生干涉，由于进行了π相位调制，干涉后的脉冲进入到第二端口4b而非第一端口4a，绕环形器6一圈后又从第二端口4b进入到；2x2分束/耦合器4，随后该光束又平均分成两个光束，分别从第三端口4c和第四端口4d出射，①此时若继续对第三端口4c端口出射的脉冲进行π相位调制，两束传输路径相反的光同时到达；2x2分束/耦合器4发生干涉，由于进行了π相位调制，干涉后的光束会从第一端口4a出射，延时停止，经环形器3传输到单光子探测器8处被探测；②此时若不对第三端口4c出射的脉冲进行相位调制，即调制相位为0，两束传输路径相反的脉冲同时到达；2x2分束/耦合器4发生干涉，由于调制相位为0，干涉后的脉冲仍然从第二端口4b入射至环形器6继续延时。因此，；2x2分束/耦合器4的四个端口4a、4b、4c、4d分别为输入/输出端口；
所述第一端口4a、第三端口4c与相位调制器组成Sagnac环，所述相位调制器只对沿光路顺时针传输的光脉冲进行调节相位0或π的相位调制，且只有在调节相位为π时，输出延时光脉冲至衰减器输入端，否则继续对光脉冲进行延时的循环。只需两个环形器、一个分束/耦合器、相位调制器，利用Sagnac自补偿结构，极大简化了系统结构并提高了稳定性；光脉冲每次延时时间都是固定的，提高了延时精度，便于延时控制与校准。
一种应用于量子密钥分发的脉冲延时方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)光脉冲发生模块输出偏振方向一致的光脉冲；
2)光脉冲延时模块将光脉冲发生模块输出的偏振方向一致的光脉冲进行分束，并通过相位调制器调节分束后的光脉冲的相位来控制光脉冲在光脉冲延时模块中的回环数，在达到要求的延时时间时输出延时光脉冲。
进一步的，还包括步骤3)：输出延时光脉冲至接收端。
进一步的，所述步骤3)具体为：对输出的延时光脉冲进行衰减处理得到单光子信号，再输出至接收端。
进一步的，所述步骤1)具体为：对一个光脉冲进行偏振处理，使光脉冲偏振方向对准主轴。
进一步的，所述步骤2)具体为：
将获取的光脉冲进行分束，并在已构建的Sagnac环中通过调制光脉冲的相位来进行光路路径的选择，对沿光路顺时针传输的光脉冲进行调节相位0或π的相位调制，且只有在调节相位为π时，输出延时光脉冲至接收端，否则继续对光脉冲进行延时的循环。
本发明所达到的有益效果：
通过对光脉冲进行分束并通过对光脉冲的相位调节，实现主动控制光路中光脉冲的任意回环次数以及从而实现主动控制光脉冲延迟时间，提高了回环差分相移量子密钥分发系统的回环位数；延时器在量子密钥分发中只作为接收端主动选择延迟时间的装置，在通信完成时会公布其延时信息以及探测结果，更贴合协议要求的同时增大密钥分发协议的容错率，降低窃听者可获得的最大信息。
附图说明
图1是一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器结构示意图。
图中的1是激光器，2是偏振控制器，3是第一光环形器，4是2x2分束器/耦合器，4a、4b、4c、4d分别是2x2分束器/耦合器的四个端口，5是相位调制器，6是第二光环形器，7是衰减器，8是单光子探测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，由中心波长为1550nm的脉冲激光器1发射一个光脉冲，通过偏振控制器2调节偏振态后，由第一光环型器3进入一个2x2分束器/耦合器4，被分成两个相同的光脉冲L1、L2，光脉冲L1、L2经过2x2分束器/耦合器4的4c端口和4d端口分别沿着顺时针和逆时针在Sagnac环中传输。
光脉冲L1的行程：光脉冲L1输入相位调制器5，被相位调制器5调制相位，根据实际通信的需求，用户可根据脉冲延时需要来调制光脉冲L1的相位，此技术说明以完成光脉冲的2个回环数延时为例，光脉冲L1经过相位调制器5后加载了一个π相位，随后顺时针传输至2x2分束器/耦合器4的4d端口，同时L2沿逆时针传输到2x2分束器/耦合器4的4c端口，相位调制器5不对L2起作用，两脉冲在2x2分束器/耦合器4处干涉，记光脉冲在Sagnac环中的传输时间为TS，然后沿着2x2分束器/耦合器4的4b端口入射到第二光环形器6，光脉冲在第二光环形器6中绕行一周，此时，记绕环形器传输一周的时间为TC，随后沿原路返回至2x2分束器/耦合器4的4b端口，此时完成一个回环数的延时，记延时为T1＝TS+TC；然后光脉冲又被分成相同的两束光脉冲L1和L2，L1沿4c端口出射，入射到相位调制器5，为了控制光脉冲继续被延时，此时相位调制器不对L1进行相位调制，即调制相位为0，光脉冲L1从相位调制器出射后到达2x2分束器/耦合器4的4d端口，光脉冲L2仍然从4d端口沿着Sagnac环逆时针传输至4c端口，随后与光脉冲L1在2x2分束器/耦合器4处发生干涉，由于此时未对L1进行相位调制，干涉后的光脉冲仍沿着2x2分束器/耦合器4的4b端口出射到第二光环形器6，绕行一周后沿原路返回至2x2分束器/耦合器4的4b端口，此时，光脉冲的延时为T2＝2TS+2TC；然后光脉冲又被分成相同的两束光脉冲L1和L2，L1沿4c端口出射，入射到相位调制器5，由于实际要求延时是两个回环数的延时时间，故相位调制器5加载π相位至光脉冲L1上，光脉冲L1由相位调制器输出端输出，沿Sagnac环顺时针传输至2x2分束器/耦合器4的4d端口处，L2沿Sagnac环逆时针传输至2x2分束器/耦合器4的4c端口处，然后在2x2分束器/耦合器4处发生干涉，由于对光脉冲L1调制了π相位，此时干涉后的脉冲由2x2分束器/耦合器4的4a端口出射，进入第一光环形器3，在第一光环形器3的反向输出端口输出至衰减器中，衰减至单光子水平后进入单光子探测器，此时，完成了2个回环数的脉冲延时，延时时间为T3＝3TS+2TC。在实际应用中，可以通过控制相位调制器对脉冲的相位调制来实现光脉冲的更长时间的延时，同时支持多序列脉冲在该光路中进行延时。
在这一过程中，Sagnac环调制相位选择光脉冲路径的原因解释如下：
2×2分束/耦合器4的光输入和输出琼斯传输矩阵可表述为：
Figure GDA0003138277470000061
Figure GDA0003138277470000062
其中，A、B、C、D分别对应表示分束/耦合器4的4a、4b、4c、4d端口，i表示
Figure GDA0003138277470000063
相位因子。
光脉冲的初始状态为：
Figure GDA0003138277470000064
当光脉冲从4a端口入射，进入2x2分束/耦合器4，其输出态变为：
Figure GDA0003138277470000065
经过相位调制器后，若相位调制器对脉冲调制相位为0，则从相位调制器输出态变为：
Figure GDA0003138277470000066
此时，到达2x2分束/耦合器4，2x2分束/耦合器4的输出态变为：
Figure GDA0003138277470000071
由该式可知，此时脉冲从2x2分束/耦合器4的4a端口出射。
若相位调制器对脉冲调制相位π时，相位调制器的输出态为：
Figure GDA0003138277470000072
此时，到达2x2分束/耦合器4，2x2分束/耦合器4的输出态变为：
Figure GDA0003138277470000073
由该式可知，此时脉冲从分束/耦合器(4)的4b端口出射。
1个回环数表示光脉冲经过Sagnac环并由分束/耦合器的4b端口进入到第二光环形器6这个过程中所经历的时间，记该时间为T＝TS+TC。
脉冲在延时过程中被调制的相位按其调制顺序表示，例如，脉冲经过3个回环数的延时，其4次经过相位调制器，4次调制相位序列为π00π
当回环数N＝0时，脉冲调制相位为0，光脉冲经过Sagnac环后由光分束/耦合器的4a端口进入到第一光环形器(3)，该过程的延时时长为TS；
当回环数N＝1时，脉冲调制相位为ππ，光脉冲延时时间即为T+TS；
当回环数N＝2时，脉冲调制相位为π0π，光脉冲延时时间为2T+TS；
当回环数N＝3时，脉冲调制相位为π00π，光脉冲延时时间为3T+TS；
……
当回环数为N时，脉冲调制相位为π0000…0π(共N-1个0)，光脉冲延时时间为NTTTS。
Figure GDA0003138277470000074
Figure GDA0003138277470000081
表1
脉冲延时与对应调制相位间的关系如表1所示。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于量子密钥分发的脉冲延时器，其特征在于，包括光脉冲发生模块和光脉冲延时模块，所述光脉冲发生模块用于输出偏振方向一致的光脉冲至光脉冲延时模块，所述光脉冲延时模块用于对输入的光脉冲进行分束，并通过调节分束后的光脉冲的相位来控制光脉冲在光脉冲延时模块中的回环数，在达到要求的延时时间时输出延时光脉冲。
2.根据权利要求1所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时器，其特征在于，还包括光脉冲接收模块，用于接收所述延时光脉冲。
3.根据权利要求2所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时器，其特征在于，所述光脉冲接收模块包括衰减器和单光子探测器，所述衰减器的输入端连接所述光脉冲延时模块，衰减器的输出端与单光子探测器连接。
4.根据权利要求1所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时器，其特征在于，所述光脉冲发生模块包括激光器和偏振控制器，所述激光器的输出端与偏振控制器的输入端连接，偏振控制器的输出端与所述光脉冲延时模块连接，所述偏振控制器用于输出偏振方向对准主轴的光脉冲。
5.根据权利要求3所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时器，其特征在于，所述光脉冲延时模块包括第一光环形器、2x2耦合/分束器、相位调制器、第二光环器；
所述第一光环形器的同向输入端连接所述光脉冲发生模块，第一光环形器的同向输出端和反向输入端分别连接2x2分束/耦合器的第一端口和衰减器输入端，所述2x2分束/耦合器的第二端口与第二光环器连接、第三端口和第四端口分别与相位调制器的两端相接；所述2x2分束/耦合器的四个端口均为输入/输出端口；
所述第一端口、第三端口与相位调制器组成Sagnac环，所述相位调制器只对沿光路顺时针传输的光脉冲进行调节相位0或π的相位调制，且只有在调节相位为π时，输出延时光脉冲至衰减器输入端，否则继续对光脉冲进行延时的循环。
6.一种应用于量子密钥分发的脉冲延时方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）光脉冲发生模块输出偏振方向一致的光脉冲；
2）光脉冲延时模块将光脉冲发生模块输出的偏振方向一致的光脉冲进行分束，并通过相位调制器调节分束后的光脉冲的相位来控制光脉冲在光脉冲延时模块中的回环数，在达到要求的延时时间时输出延时光脉冲。
7.根据权利要求6所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时方法，其特征在于，还包括步骤3）：输出延时光脉冲至接收端。
8.根据权利要求7所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时方法，其特征在于，所述步骤3）具体为：对输出的延时光脉冲进行衰减处理得到单光子信号，再输出至接收端。
9.根据权利要求6所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时方法，其特征在于，所述步骤1）具体为：对一个光脉冲进行偏振处理，使光脉冲偏振方向对准主轴。
10.根据权利要求7所述的应用于量子密钥分发的脉冲延时方法，其特征在于，所述步骤2）具体为：
将获取的光脉冲进行分束，并在已构建的Sagnac环中通过调制光脉冲的相位来进行光路路径的选择，对沿光路顺时针传输的光脉冲进行调节相位0或π的相位调制，且只有在调节相位为π时，输出延时光脉冲至接收端，否则继续对光脉冲进行延时的循环。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114124386B (zh) * 2022-01-26 2022-05-06 杭州慧明量子通信技术有限公司 一种可调延时干涉仪及量子密钥分发系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109039622A (zh) * 2018-10-29 2018-12-18 中国电子科技集团公司电子科学研究院 量子密钥分发时间比特-相位解码方法和装置及相应系统
CN208337595U (zh) * 2018-07-19 2019-01-04 科大国盾量子技术股份有限公司 一种量子密钥分发系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1651947A (zh) * 2004-02-02 2005-08-10 中国科学技术大学 一种偏振控制编码方法、编码器和量子密钥分配系统
JP2019125961A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 株式会社東芝 送信装置、受信装置、及び量子鍵配送システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208337595U (zh) * 2018-07-19 2019-01-04 科大国盾量子技术股份有限公司 一种量子密钥分发系统
CN109039622A (zh) * 2018-10-29 2018-12-18 中国电子科技集团公司电子科学研究院 量子密钥分发时间比特-相位解码方法和装置及相应系统

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