CN112787725A - 一种qkd的信号产生装置及信号产生方法 - Google Patents

一种qkd的信号产生装置及信号产生方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112787725A
CN112787725A CN202011594660.9A CN202011594660A CN112787725A CN 112787725 A CN112787725 A CN 112787725A CN 202011594660 A CN202011594660 A CN 202011594660A CN 112787725 A CN112787725 A CN 112787725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modulator
path
fast phase
phase modulator
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011594660.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112787725B (zh
Inventor
钱懿
胡晓
王磊
肖希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Wuhan Optical Valley Information Optoelectronic Innovation Center Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Wuhan Optical Valley Information Optoelectronic Innovation Center Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd, Wuhan Optical Valley Information Optoelectronic Innovation Center Co Ltd filed Critical Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Priority to CN202011594660.9A priority Critical patent/CN112787725B/zh
Publication of CN112787725A publication Critical patent/CN112787725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112787725B publication Critical patent/CN112787725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70—Photonic quantum communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/54—Intensity modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/548—Phase or frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/614—Coherent receivers comprising one or more polarization beam splitters, e.g. polarization multiplexed [PolMux] X-PSK coherent receivers, polarization diversity heterodyne coherent receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852—Quantum cryptography

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

一种QKD的信号产生装置及信号产生方法，涉及量子密钥分发领域，装置包括：脉冲激光器，其用于产生光脉冲；第一强度调制器，调节接收光脉冲的强度；第二强度调制器，用于通过调节光强度，按比例分光给其上路和下路两个输出端口；上路快速相位调制器，用于将输入其中的光场增加第一相位因子后输出；下路快速相位调制器，用于将输入其中的光场增加第二相位因子后输出；偏振合成器件，用于将上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的光合束输出，使上路快速相位调制器的光形成偏振态的TE模能量分量，下路快速相位调制器的光形成偏振态的TM模能量分量。该信号产生装置实现DV‑QKD和CV‑QKD的发端信号产生。

Description

一种QKD的信号产生装置及信号产生方法
技术领域
本发明涉及量子密钥分发领域，具体来讲涉及一种QKD的信号产生装置及信号产生方法。
背景技术
量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)，是一种利用量子物理原理，在通信双方之间的信道里传输和建立保密的对称随机数的技术。该技术可以和现有的对称式密钥加密设备结合，实现量子保密通信。当前的商用QKD产品中，以BB84协议为代表的离散变量量子密钥分发(DV-QKD)，和以GG02协议为代表的连续变量量子密钥分发(CV-QKD)为主流。
用于产生DV-QKD的信号的装置，所利用到的物理载体的自由度，为单个光脉冲的偏振状态里的TE(横电场)模式和TM(横磁场)模式，或者两个不重叠的时间位置(Time-Bin)模式，对应的DV-QKD实现方式则分别对应的称为偏振态编码和时间-相位编码。以TE/TM模式为例，它们定义了单个物理载体的二元量子态
Figure BDA0002869984610000011
由图1的Bloch球的球面上的南极点和北极点来表示。BB84协议需要DV-QKD发射端，可以准确的产生对应Bloch球面分别和Z轴、X轴、Y轴相交的共6个相交点的量子态：
Figure BDA0002869984610000012
以及
Figure BDA0002869984610000013
用于产生CV-QKD的信号的装置，所利用到的物理载体的自由度，为单个光脉冲的正则分量x和p，如图2所示。{x,p}和相干光通信中的{I,Q}分量是等同的定义，并且和光场的表达式E＝|E|*cos(ω*t+Θ)当中的振幅|E|和初始相位角Θ存在关系：x＝|E|*cos(Θ)，p＝|E|*sin(Θ)。执行了GG02协议的CV-QKD系统，需要每个周期内发送的x或p的值，都是来自一个平均值为0且给定方差的高斯随机分布；执行了QPSK(m-PSK)协议的CV-QKD系统，需要每个周期内发送的{x,p}在坐标系里的点的集合，围绕原点形成一个圆环，环上相邻两个点的相位差值为π/2(2π/m)。
现有的技术中，产生DV-QKD的信号和产生CV-QKD的信号的装置不同，无法通过一种装置产生不同QKD信号，导致采购QKD发端功能芯片的成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种QKD的信号产生装置及信号产生方法，采用同一个信号产生装置，实现DV-QKD和CV-QKD的发端信号产生。
为达到以上目的，一方面，采取一种QKD的信号产生装置，包括：
脉冲激光器，其用于产生光脉冲；
第一强度调制器，调节接收光脉冲的强度；
第二强度调制器，用于通过调节光强度，按比例分光给其上路和下路两个输出端口；
上路快速相位调制器，与上路输出端口相连，用于将输入其中的光场增加第一相位因子后输出；
下路快速相位调制器，与下路输出端口相连，用于将输入其中的光场增加第二相位因子后输出；
偏振合成器件，用于将上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的光合束输出，使上路快速相位调制器的光形成偏振态的TE模能量分量，下路快速相位调制器的光形成偏振态的TM模能量分量。
优选的，所述装置还包括：
上路可调衰减器，设置于上路快速相位调制器和偏振合成器件之间，同于控制来自上路快速相位调制器的光场强度的衰减；
下路可调衰减器，设置于下路快速相位调制器和偏振合成器件之间，同于控制来自下路快速相位调制器的光场强度的衰减。
优选的，所述偏振合成器件是二维光栅，或者是偏振合束器。
另一方面，提供一种基于QKD的信号产生装置的DV-QKD的偏振态编码信号产生方法，包括：
为第一强度调制器设置至少三种不同的驱动电压，分别对应调节Z轴、X轴和Y轴上量子态的偏振态编码信号；
通过调节第二强度调制器的驱动电压，根据第二强度调制器的两个输出端口之一最大通光，上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的不加载驱动电压，获得Z轴上量子态的偏振态编码信号；
通过调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光，调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的加载电压；根据下路快速相位调制器输出光相对于上路快速相位调制器输出光增加相位的不同角度，获得X轴和Y轴上量子态的偏振态编码信号，且增加的角度为
Figure BDA0002869984610000031
或其倍数。
优选的，采用不同驱动电压中第一种驱动电压调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口达到最大通光，上路快速相位调制器和下路快速相位调制器均不加载电压，获得量子态|0>的偏振态编码信号。
优选的，采用不同驱动电压中的第二种调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到最大通光，上路快速相位调制器和下路快速相位调制器均不加载电压，获得量子态|1>偏振态编码信号。
优选的，采用不同驱动电压中的第三种调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光，调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的加载电压；
当下路快速相位调制器输出光和上路快速相位调制器输出光相位相同时，获得量子态
Figure BDA0002869984610000041
的偏振态编码信号；
当下路快速相位调制器输出光，相对于上路快速相位调制器输出光增加相位π时，获得量子态
Figure BDA0002869984610000042
的偏振态编码信号。
优选的，采用不同驱动电压中的第三种调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光，调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的加载电压；
当下路快速相位调制器输出光，相对于上路快速相位调制器输出光增加相位
Figure BDA0002869984610000043
时，获得量子态
Figure BDA0002869984610000044
偏振态信号；
当下路快速相位调制器输出光，相对于上路快速相位调制器输出光增加相位
Figure BDA0002869984610000045
时，获得量子态
Figure BDA0002869984610000046
偏振态信号。
另一方面，提供一种基于QKD的信号产生装置的CV-QKD的单偏振高斯调制{x,p}信号产生方法，包括：
为第一强度调制器提供其产生振幅大小为瑞利分布的驱动电压；
调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口达到最大通光；
下路快速相位调制器不加载电压；
调节上路快速相位调制器的驱动电压，使上路快速相位调制器产生0～2π区间均匀分布的相位值，相位值的个数等于2^n，且n为模数转换的位数。
另一方面，提供一种基于QKD的信号产生装置的CV-QKD的双偏振m-PSK调制{x,p}信号产生方法，包括：
为第一强度调制器提供最大通光的驱动电压；
调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光；
分别调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的驱动电压，使上路快速相位调制器和下路快速相位调制器分别产生0～2π区间均匀分布的相位值，且相位值的个数等于m。
上述技术方案中的一个具有如下有益效果：
QKD的信号产生装置基于共享的有源光学元件，通过光路上改变两个强度调制器和快速相位调制器的驱动电压加载的方式，可以实现DV-QKD和CV-QKD的发端信号产生，并且可以在硅光芯片或三五族光子芯片上实现，在大规模量产的情况下，可以通过一个信号产生装置实现DV-QKD和CV-QKD的信号产生需求，降低下游产业链对QKD发端功能装置的采购成本。
附图说明
图1为背景技术中DV-QKD Bloch球面的示意图；
图2为背景技术中CV-QKD的信号正则分量在{x,p}坐标轴上的示意图；
图3为本发明实施例QKD的信号产生装置示意图；
图4为本发明另一实施例QKD的信号产生装置示意图；
图5为本发明实施例中产生DV-QKD的偏振态编码信号示意图；
图6为本发明实施例中，产生CV-QKD的单偏振高斯调制{x,p}信号的示意图；
图7为本发明实施例中，产生CV-QKD的双偏振m-PSK调制{x,p}信号的示意图。
附图标号：
1-脉冲激光器，2-第一强度调制器，3-第二强度调制器，
41-上路快速相位调制器，42-下路快速相位调制器，
51-上路可调衰减器，52-下路可调衰减器，
6-偏振合成器件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图3所示，本实施例提供一种QKD的信号产生装置，包括一次级联的脉冲激光器1、第一强度调制器2和第二强度调制器3，第二强度调制器3具有上路输出端口D和下路输出端口E，两个输出端口分别连接上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42，上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42均与一个偏振合成器件6相连。
其中，脉冲激光器1用于产生光脉冲。光脉冲就是光源按着一定时间间隔时断时续的发光。
第一强度调制器2，用于调节接收的光脉冲的强度。
第二强度调制器3，用于调节其接收的光强度，并按比例分配给第二强度调制器3的两个输出端口。并且，第二强度调制器3接收的光功率值减去器件本身固有的损耗值后，等于两个输出端口光功率值的和。
上路快速相位调制器41，与第二强度调制器3的上路输出端口D相连，用于传播光场，将输入其中的光场增加第一相位因子
Figure BDA0002869984610000071
后输出，i表示虚部，
Figure BDA0002869984610000072
为相位。
下路快速相位调制器42，与第二强度调制器3的下路输出端口相连，用于传播光场，将输入其中的光场增加第二相位因子
Figure BDA0002869984610000073
后输出，i表示虚部，
Figure BDA0002869984610000074
为相位。
偏振合成器件6，用于将上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42的光合束输出，使上路快速相位调制器41的光形成偏振态的TE模能量分量，下路快速相位调制器42的光形成偏振态的TM模能量分量。
具体的，偏振合成器件6接收来自上路快速相位调制器41的光不做处理传输到外部光纤耦合口，偏振合成器件6接收来自下路快速相位调制器42的光，偏振方向旋转90°后再传输到外部光纤耦合口，以此得到输出到光纤的光的偏振态的TE模能量分量和TM模能量分量。
如图4所示，进一步的，为了更好的调整上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42，QKD的信号产生装置还可以包括上路可调衰减器51和下路可调衰减器52。
上路可调衰减器51设置于上路快速相位调制器41和偏振合成器件6之间，用于控制来自上路快速相位调制器51的光场强度的衰减。
下路可调衰减器52设置于下路快速相位调制器42和偏振合成器件6之间，用于控制来自下路快速相位调制器52的光场强度的衰减。
进一步的，偏振合成器件6可以是二维光栅，还可以是偏振合束器(PolarizationBeam Combiner，PBC)。
为了更便于说明，本实施例中，第一强度调制器2的输入端口为A，输出端口为B。第二强度调制器3的输入端口为C，与B相连；输出端口分别为D和E。上路快速相位调制器41的输入端口和输出端口分别为F和G，F与D相连；下路快速相位调制器42的输入端口和输出端口分别为H和I，H和E相连。偏振合成器件6的输入端口为J和K，J和G相连，K和H相连，偏振合成器件6的输出端口为L，即前述外部光纤耦合口。
进一步的，两个快速相位调制器和两个可调衰减器均为波导器件，F→J可以视为光传播经过上路波导；H→K可以视为光传播经过下路波导；且上路波导4和下路波导5的设计长度相同。
基于上述实施例中的QKD的信号产生装置，通过对第一强度调制器2、第二强度调制器3、上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42进行对应的驱动电压的组合配置，就能产生偏振编码DV-QKD、单偏振高斯调制CV-QKD、以及双偏振m-PSK CV-QKD分别所需的信号。
如图5所示，提供一种基于上述装置产生DV-QKD的偏振态编码信号的方法实施例，为第一强度调制器2设置至少三种不同的驱动电压，用于微调脉冲强度差异值，分别对应调节Z轴、X轴和Y轴上量子态的偏振态编码信号。
通过调节第二强度调制器3的驱动电压，根据第二强度调制器3的两个输出端口之一最大通光，上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42的不加载驱动电压，获得Z轴上量子态的偏振态编码信号。
通过调节第二强度调制器3的驱动电压，使第二强度调制器3的输入端口C到上路输出端口D、以及第二强度调制器3的输入端口C到下路输出端口E达到等比例通光；调节上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42的加载电压；根据下路快速相位调制器42输出光相对于上路快速相位调制器41输出光增加相位的不同角度(即
Figure BDA0002869984610000091
的差)，获得X轴和Y轴上量子态的偏振态编码信号，且增加的角度为
Figure BDA0002869984610000092
或其倍数，具体为0、π、
Figure BDA0002869984610000093
具体参见图5和表1，本实施例中，设置三种驱动电压，采用第一种驱动电压调节第一强度调制器2，调节第二强度调制器3的驱动电压，使第二强度调制器3的输入端口C到上路输出端口D(即C→D)达到最大通光，上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42均不加载电压，获得量子态|0>的偏振态编码信号。
采用三种不同驱动电压中的第二种调节第一强度调制器2，调节第二强度调制器3的驱动电压，使第二强度调制器3的输入端口C到下路输出端口E(即C→E)达到最大通光，上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42均不加载电压，获得量子态|1>偏振态编码信号。
采用三种不同驱动电压中的第三种调节第一强度调制器2，调节第二强度调制器3的驱动电压，使第二强度调制器3的输入端口C到上路输出端口D(即C→D)、以及第二强度调制器3的输入端口C到下路输出端口E(即C→E)达到等比例通光。此时，调节上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42的加载电压，可以分为如下四种情况：
当下路快速相位调制器42输出光和上路快速相位调制器41输出光相位相同时
Figure BDA0002869984610000101
或者，在增加了可调衰减器的情况下，形成的下路波导对上路波导增加相位0时；获得量子态
Figure BDA0002869984610000102
的偏振态编码信号。
当下路快速相位调制器42输出光，相对于上路快速相位调制器输出光41增加相位π时
Figure BDA0002869984610000103
或者，在增加了可调衰减器的情况下，形成的下路波导对上路波导增加相位π时；获得量子态
Figure BDA0002869984610000104
的偏振态编码信号。
当下路快速相位调制器42输出光，相对于上路快速相位调制器输出光41增加相位
Figure BDA0002869984610000105
时
Figure BDA0002869984610000106
或者，在增加了可调衰减器的情况下，形成的下路波导对上路波导增加相位
Figure BDA0002869984610000107
时；获得量子态
Figure BDA0002869984610000108
偏振态信号。
当下路快速相位调制器42输出光，相对于上路快速相位调制器输出光41增加相位
Figure BDA0002869984610000109
时
Figure BDA00028699846100001010
或者，在增加了可调衰减器的情况下，形成的下路波导对上路波导增加相位
Figure BDA00028699846100001011
时；获得量子态
Figure BDA0002869984610000111
偏振态信号。
表1：产生DV-QKD的偏振态编码信号，所对应的驱动电压方式
Figure BDA0002869984610000112
如图6所示，提供一种基于上述装置产生CV-QKD的单偏振高斯调制{x,p}信号的方法实施例，结合表2，具体驱动电压的调整方式包括：
为第一强度调制器1提供其产生振幅大小为瑞利分布的驱动电压；
调节第二强度调制器2的驱动电压，且为静态电压，使第二强度调制器2的输入端口C到上路输出端口D(C→D)达到最大通光；
调节上路快速相位调制器41的驱动电压，使上路快速相位调制器41产生0～2π区间均匀分布的相位值，相位值的个数等于2^n，且n为模数转换的位数；
下路快速相位调制器不加载电压；
至此，可以获得量子态为|x+ip>的CV-QKD的单偏振高斯调制{x,p}信号，且x和p分别服从均值为0给定方差的高斯分布。
表2：产生CV-QKD的单偏振高斯调制{x,p}信号，所对应的驱动电压方式
Figure BDA0002869984610000121
如图7所示，提供一种基于上述装置产生CV-QKD的双偏振m-PSK调制{x,p}信号的方法实施例，结合表3，具体驱动电压的调整方式包括：
为第一强度调制器2提供最大通光的驱动电压；
调节第二强度调制器3的驱动电压，使第二强度调制器3的输入端口C到上路输出端口D(C→D)、以及第二强度调制器3的输入端口C到下路输出端口E(C→E)达到等比例通光；
分别调节上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42的驱动电压，使上路快速相位调制器41和下路快速相位调制器42分别产生0～2π区间均匀分布的相位值，且相位值的个数等于m；
至此，可以获得量子态为|x+ip>的CV-QKD的双偏振m-PSK调制{x,p}信号，{x.p}在坐标系里的点的集合，围绕原点形成一个圆环，环上相邻两个点的相位差值为2π/m。
表3：产生CV-QKD的双偏振m-PSK调制{x,p}信号，所对应的驱动电压方式
Figure BDA0002869984610000131
以上仅为本发明的实施例而已，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，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种QKD的信号产生装置，其特征在于，包括：
脉冲激光器，其用于产生光脉冲；
第一强度调制器，调节接收光脉冲的强度；
第二强度调制器，用于通过调节光强度，按比例分光给其上路和下路两个输出端口；
上路快速相位调制器，与上路输出端口相连，用于将输入其中的光场增加第一相位因子后输出；
下路快速相位调制器，与下路输出端口相连，用于将输入其中的光场增加第二相位因子后输出；
偏振合成器件，用于将上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的光合束输出，使上路快速相位调制器的光形成偏振态的TE模能量分量，下路快速相位调制器的光形成偏振态的TM模能量分量。
2.如权利要求1所述的QKD的信号产生装置，其特征在于，所述装置还包括：
上路可调衰减器，设置于上路快速相位调制器和偏振合成器件之间，同于控制来自上路快速相位调制器的光场强度的衰减；
下路可调衰减器，设置于下路快速相位调制器和偏振合成器件之间，同于控制来自下路快速相位调制器的光场强度的衰减。
3.如权利要求1所述的QKD的信号产生装置，其特征在于，所述偏振合成器件是二维光栅，或者是偏振合束器。
4.一种基于权利要求1所述QKD的信号产生装置的DV-QKD的偏振态编码信号产生方法，其特征在于，包括：
为第一强度调制器设置至少三种不同的驱动电压，分别对应调节Z轴、X轴和Y轴上量子态的偏振态编码信号；
通过调节第二强度调制器的驱动电压，根据第二强度调制器的两个输出端口之一最大通光，上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的不加载驱动电压，获得Z轴上量子态的偏振态编码信号；
通过调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光，调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的加载电压；根据下路快速相位调制器输出光相对于上路快速相位调制器输出光增加相位的不同角度，获得X轴和Y轴上量子态的偏振态编码信号，且增加的角度为
Figure FDA0002869984600000021
或其倍数。
5.如权利要求4所述的DV-QKD的偏振态编码信号产生方法，其特征在于，采用不同驱动电压中第一种驱动电压调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口达到最大通光，上路快速相位调制器和下路快速相位调制器均不加载电压，获得量子态|0>的偏振态编码信号。
6.如权利要求4所述的DV-QKD的偏振态编码信号产生方法，其特征在于，采用不同驱动电压中的第二种调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到最大通光，上路快速相位调制器和下路快速相位调制器均不加载电压，获得量子态|1>偏振态编码信号。
7.如权利要求4所述的DV-QKD的偏振态编码信号产生方法，其特征在于，采用不同驱动电压中的第三种调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光，调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的加载电压；
当下路快速相位调制器输出光和上路快速相位调制器输出光相位相同时，获得量子态
Figure FDA0002869984600000031
的偏振态编码信号；
当下路快速相位调制器输出光，相对于上路快速相位调制器输出光增加相位π时，获得量子态
Figure FDA0002869984600000032
的偏振态编码信号。
8.如权利要求4所述的DV-QKD的偏振态编码信号产生方法，其特征在于，采用不同驱动电压中的第三种调节第一强度调制器，调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光，调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的加载电压；
当下路快速相位调制器输出光，相对于上路快速相位调制器输出光增加相位
Figure FDA0002869984600000033
时，获得量子态
Figure FDA0002869984600000034
偏振态信号；
当下路快速相位调制器输出光，相对于上路快速相位调制器输出光增加相位
Figure FDA0002869984600000035
时，获得量子态
Figure FDA0002869984600000036
偏振态信号。
9.一种基于权利要求1所述QKD的信号产生装置的CV-QKD的单偏振高斯调制{x,p}信号产生方法，其特征在于，包括：
为第一强度调制器提供其产生振幅大小为瑞利分布的驱动电压；
调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口达到最大通光；
下路快速相位调制器不加载电压；
调节上路快速相位调制器的驱动电压，使上路快速相位调制器产生0～2π区间均匀分布的相位值，相位值的个数等于2^n，且n为模数转换的位数。
10.一种基于权利要求1所述QKD的信号产生装置的CV-QKD的双偏振m-PSK调制{x,p}信号产生方法，其特征在于，包括：
为第一强度调制器提供最大通光的驱动电压；
调节第二强度调制器的驱动电压，使第二强度调制器的输入端口到上路输出端口、以及第二强度调制器的输入端口到下路输出端口达到等比例通光；
分别调节上路快速相位调制器和下路快速相位调制器的驱动电压，使上路快速相位调制器和下路快速相位调制器分别产生0～2π区间均匀分布的相位值，且相位值的个数等于m。
CN202011594660.9A 2020-12-29 2020-12-29 一种qkd的信号产生装置及信号产生方法 Active CN112787725B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011594660.9A CN112787725B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种qkd的信号产生装置及信号产生方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011594660.9A CN112787725B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种qkd的信号产生装置及信号产生方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112787725A true CN112787725A (zh) 2021-05-11
CN112787725B CN112787725B (zh) 2022-04-08

Family

ID=75751377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011594660.9A Active CN112787725B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种qkd的信号产生装置及信号产生方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112787725B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108432177A (zh) * 2015-08-14 2018-08-21 诺基亚技术有限公司 具有偏振和频分多路复用的片上连续变量量子密钥分发系统
US20180241553A1 (en) * 2017-02-20 2018-08-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical quantum communication system
CN109039610A (zh) * 2018-08-31 2018-12-18 中南大学 基于连续变量量子密钥分发的水下通信系统及其实现方法
CN109474343A (zh) * 2018-12-19 2019-03-15 武汉邮电科学研究院有限公司 一种硅光相干收发芯片结构
CN109743165A (zh) * 2019-02-19 2019-05-10 中国电子科技集团公司第三十研究所 一种高斯调制量子光信号产生装置及方法
US20200044750A1 (en) * 2017-04-24 2020-02-06 Huawei Technologies Co., Ltd. Signal receiving apparatus and method
CN111541536A (zh) * 2020-04-21 2020-08-14 中山大学 相位敏感放大技术增强的连续变量量子密钥分发系统
EP3703283A1 (en) * 2019-02-27 2020-09-02 Fundació Institut de Ciències Fotòniques Generation of optical pulses with controlled distributions of quadrature values

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108432177A (zh) * 2015-08-14 2018-08-21 诺基亚技术有限公司 具有偏振和频分多路复用的片上连续变量量子密钥分发系统
US20180241553A1 (en) * 2017-02-20 2018-08-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical quantum communication system
US20200044750A1 (en) * 2017-04-24 2020-02-06 Huawei Technologies Co., Ltd. Signal receiving apparatus and method
CN109039610A (zh) * 2018-08-31 2018-12-18 中南大学 基于连续变量量子密钥分发的水下通信系统及其实现方法
CN109474343A (zh) * 2018-12-19 2019-03-15 武汉邮电科学研究院有限公司 一种硅光相干收发芯片结构
CN109743165A (zh) * 2019-02-19 2019-05-10 中国电子科技集团公司第三十研究所 一种高斯调制量子光信号产生装置及方法
EP3703283A1 (en) * 2019-02-27 2020-09-02 Fundació Institut de Ciències Fotòniques Generation of optical pulses with controlled distributions of quadrature values
CN111541536A (zh) * 2020-04-21 2020-08-14 中山大学 相位敏感放大技术增强的连续变量量子密钥分发系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MASOUD GHALAII: "Discrete-Modulation Continuous-Variable Quantum Key Distribution Enhanced by Quantum Scissors", 《 IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS ( VOLUME: 38, ISSUE: 3, MARCH 2020)》 *
杨汝: "自由空间量子密钥分发关键技术的研究进展", 《激光与光电子学进展》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112787725B (zh) 2022-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106656344B (zh) 一种mdi-qkd系统及mdi-qkd方法
CN107872314B (zh) 编码装置、光反射器及基于其的量子密钥分发设备及系统
CN107317636B (zh) 一种用于量子通信系统的光源及编码装置
Cao et al. Chip-based measurement-device-independent quantum key distribution using integrated silicon photonic systems
CN114900245B (zh) 一种偏振无关相位解码集成芯片及量子密钥分发系统
US20230261761A1 (en) Systems and methods for quantum communication
CN112737775B (zh) 用于离散变量量子密钥分发的发射端芯片及方法
IT8967995A1 (it) Sistema di comunicazione coerente in fibra ottica a diversita' di polarizzazione in trasmissione
CN111106932B (zh) 基于直波导调制器的偏振控制系统、方法及量子密钥分发系统
CN110649977A (zh) 一种量子通信时间相位编码装置、方法及密钥分发系统
WO2021188045A1 (en) System and apparatuses for measurement-device-independent quantum key distribution
CN210745163U (zh) 一种量子通信时间相位编码装置及密钥分发系统
CN112787725B (zh) 一种qkd的信号产生装置及信号产生方法
CN111130651B (zh) 光量子编码装置、方法、量子通信系统及诱骗态光源
CN110149208B (zh) 集成的时间相位编码量子密钥分配系统的发射端编码模块
EP4412144A1 (en) Continuously variable quantum key transmitter
Qin et al. Efficient and secure quantum secret sharing for eight users
CN113644983A (zh) 一种偏振编码量子秘钥分发的光发射芯片
CA3212999A1 (en) Quantum key distribution transmitter
KR102576065B1 (ko) 직교 위상 성분 값의 제어된 분포를 갖는 광학 펄스의 생성
Hui et al. A new scheme to implement the reconfigurable optical logic gate in Millimeter Wave over fiber system
JP5957924B2 (ja) 量子鍵配付装置および量子鍵配付方法
Zhao et al. Photonic Radio Frequency Orbital Angular Momentum Generation and Beam Steering
CN117834110B (zh) 一种混沌安全通信方法及通信系统
Cao et al. High-Speed Chip-based Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Double-Scanning Method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant