CN112994884B - 用于量子通信的发射端、接收端和系统 - Google Patents

用于量子通信的发射端、接收端和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于量子通信的发射端、接收端和系统，其中，所述发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。本发明所提供的用于量子通信的发射端、接收端和系统能够确保量子光被实时、精准地发射到接收端。

Description

用于量子通信的发射端、接收端和系统
技术领域
本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子通信的发射端、接收端和系统。
背景技术
量子通信是目前安全性得到严格证明的通信安全技术，也是目前唯一达到产业化水平的量子信息技术。与经典通信方式相比，量子通信技术在提高信息传输的安全性，信息传输通道容量和效率等方面都有其独特的优势。
目前，量子通信技术因为传输信道的不同而被划分为光纤量子通信和自由空间量子通信。在基于自由空间的量子密钥分发（Quantum Key Distribution，简称QKD）系统中，发射端与接收端之间必须构建稳定、可靠的量子通信链路，才能确保系统解码的连续性和准确性，这需要所述系统具备高效的捕获跟踪对准机制。
发明内容
本发明的目的在于提供用于量子通信的发射端、接收端和系统。
根据本发明的一方面，提供一种用于量子通信的发射端，发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射扫描光，其中，控制器，被进一步配置为以经典通信方式从接收端获得扫描光在接收端的强度，根据扫描光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在发射端的强度，其中，控制器，被进一步配置为根据扫描光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，信标光是不可见光，扫描光是可见光。
根据本发明的另一方面，提供一种用于量子通信的接收端，接收端包括：定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；接收望远镜，被配置为经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束；波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射扫描光，其中，控制器，被进一步配置为以经典通信方式从发射端获得扫描光在发射端的强度，根据扫描光在发射端的强度调整扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在接收端的强度，其中，控制器，被进一步配置为根据扫描光在接收端的强度调整跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：二维转台，与接收望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，信标光是不可见光，扫描光是可见光。
根据本发明的一个实施例，信标光检测单元包括：检偏器，被配置为从信标光中分束出正交的两束光；以及光电探测器，被配置为将两束光中的一束光的强度作为信标光在接收端的强度进行检测，并将检测到的信标光在接收端的强度反馈至控制器。
根据本发明的另一方面，提供一种用于量子通信的系统，所述系统包括发射端和接收端，其中，发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；以及发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光，接收端包括：另一定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；接收望远镜，被配置为经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束；另一波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：另一控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射扫描光，其中，另一控制器，被进一步配置为以经典通信方式从接收端获得扫描光在接收端的强度，根据扫描光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在发射端的强度，其中，另一控制器，被进一步配置为根据扫描光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，其中，另一控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射扫描光，其中，控制器，被进一步配置为以经典通信方式从发射端获得扫描光在发射端的强度，根据扫描光在发射端的强度调整另一扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在接收端的强度，其中，控制器，被进一步配置为根据扫描光在接收端的强度调整另一跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一二维转台，与接收望远镜、另一扫描光源和另一跟踪相机固定连接，其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，信标光是不可见光，扫描光是可见光。
根据本发明的一个实施例，接收望远镜的接收口径比发射望远镜的发射口径大。
根据本发明的另一方面，提供一种用于量子通信的系统，所述系统包括发射端和接收端，其中，发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端，接收端包括：另一定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；接收望远镜，被配置为经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束；另一波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；以及信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射扫描光，其中，控制器，被进一步配置为以经典通信方式从接收端获得扫描光在接收端的强度，根据扫描光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在发射端的强度，其中，控制器，被进一步配置为根据扫描光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射扫描光，其中，另一控制器，被进一步配置为以经典通信方式从发射端获得扫描光在发射端的强度，根据扫描光在发射端的强度调整另一扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在接收端的强度，其中，另一控制器，被进一步配置为根据扫描光在接收端的强度调整另一跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一二维转台，与接收望远镜、另一扫描光源和另一跟踪相机固定连接，其中，另一控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，信标光是不可见光，扫描光是可见光。
根据本发明的一个实施例，接收望远镜的接收口径比发射望远镜的发射口径大。
根据本发明的另一方面，提供一种用于量子通信的系统，所述系统包括发射端和接收端，其中，发射端包括：定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；信标光源，被配置为制备信标光；光学编码单元，被配置为制备量子光；波分复用器，被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜，被配置为经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及控制器，被配置为以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端，接收端包括：另一定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；接收望远镜，被配置为经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束；另一波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及另一控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射扫描光，其中，控制器，被进一步配置为以经典通信方式从接收端获得扫描光在接收端的强度，根据扫描光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在发射端的强度，其中，控制器，被进一步配置为根据扫描光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，发射端还包括：二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射扫描光，其中，另一控制器，被进一步配置为以经典通信方式从发射端获得扫描光在发射端的强度，根据扫描光在发射端的强度调整另一扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的扫描光；以及扫描光检测单元，被配置为检测扫描光在接收端的强度，其中，另一控制器，被进一步配置为根据扫描光在接收端的强度调整另一跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于扫描光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
根据本发明的一个实施例，接收端还包括：另一二维转台，与接收望远镜、另一扫描光源和另一跟踪相机固定连接，其中，另一控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
根据本发明的一个实施例，信标光是不可见光，扫描光是可见光。
根据本发明的一个实施例，接收望远镜的接收口径比发射望远镜的发射口径大。
根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端、接收端和系统不仅能够确保量子光被实时、精准地发射到接收端，而且能够在很大程度上提升光学解码的准确性。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述目的和特点将会变得更加清楚。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的系统的装置结构的示意图。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端的装置结构的示意图。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的接收端的装置结构的示意图。
具体实施方式
本发明的构思在于：在基于自由空间的量子密钥分发（Quantum KeyDistribution，简称QKD）系统中，使用与量子光合束发射的信标光来对准发射端和接收端，以确保量子光能够被精准地发射至接收端。另外，在此之前，还结合扫描光源和/或跟踪相机来粗对准发射端和接收端，以使信标光的对准范围收敛在较小的范围内，从而实现发射端与接收端之间的量子通信链路的快速建立以及对来自发射端的高精度光束的实时捕获和跟踪。
下面，将参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的系统100的装置结构的示意图。
参照图1，用于量子通信的系统100可包括发射端200和接收端300。
在图1所示的系统100中，发射端200可包括定位模块210、信标光源220、光学编码单元230、波分复用器240、发射望远镜250和控制器260，其中，定位模块210可被配置为定位接收端300所在的位置，例如，可使用GPS定位技术或基站定位技术来定位接收端300所在的位置；信标光源220可被配置为制备信标光；光学编码单元230可被配置为制备量子光；波分复用器240可被配置为将信标光和量子光进行合束；发射望远镜250可被配置为经由自由空间向接收端300所在的位置发射合束后的信标光和量子光；控制器260可被配置为以经典通信方式从接收端300获得信标光在接收端300的强度，根据信标光在接收端300的强度调整发射望远镜250在发射端200的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，发射望远镜250在发射端200的方位角、俯仰角、翻滚角等），以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端300的强度，并且响应于信标光在接收端300的强度达到最大而确定量子光对准接收端300。
在图1所示的系统100中，接收端300可包括定位模块310、接收望远镜320、波分复用器330、光学解码单元340、信标光检测单元350和控制器360，其中，定位模块310可被配置为定位发射端200所在的位置，例如，可使用GPS定位技术或基站定位技术来定位发射端200所在的位置；接收望远镜320可被配置为经由自由空间接收来自发射端200所在位置发射的光束；波分复用器330可被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；光学解码单元340可被配置为对量子光进行解码；信标光检测单元350可被配置为检测信标光在接收端300的强度；控制器360可被配置为根据信标光在接收端300的强度调整接收望远镜320在接收端300的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，接收望远镜320在接收端300的方位角、俯仰角、翻滚角等），以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端300的强度，并且响应于信标光在接收端300的强度达到最大而确定量子光对准接收端300。
可以看出，上述双向对准方式能够确保量子光被实时、精准地从发射端200发射到接收端300。然而，考虑到接收端300针对量子光的捕获跟踪范围较大，在此之前，还可使用其他辅助光学器件来对发射端200和接收端300进行粗对准，使得接收端300针对量子光的捕获跟踪范围收敛在较小的范围内，以促使量子光快速地对准接收端300，从而实现接收端300对来自发射端200的高精度光束的捕获和跟踪以及发射端200与接收端300之间的量子通信链路的快速建立。
另外，应当理解的是，尽管图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的系统100的装置结构的示意图，但是本发明并不限于此。在一个示例中，发射端200可包括定位模块210、信标光源220、光学编码单元230、波分复用器240和发射望远镜250，而接收端300可包括定位模块310、接收望远镜320、波分复用器330、光学解码单元340、信标光检测单元350和控制器360。在另一示例中，发射端200可包括定位模块210、信标光源220、光学编码单元230、波分复用器240、发射望远镜250和控制器260，而接收端300可包括定位模块310、接收望远镜320、波分复用器330、光学解码单元340和信标光检测单元350。这种单向对准方式同样能够确保量子光被实时、精准地从发射端200发射到接收端300。
下面，将具体地描述根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端200的装置结构。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端200的装置结构的示意图。
参照图2，图2所示的发射端200除了包括图1所示的定位模块210、信标光源220、光学编码单元230、波分复用器240、发射望远镜250和控制器260之外，还可包括扫描光源270，该扫描光源270可被配置为经由自由空间向接收端300所在位置发射扫描光，并且控制器260还可被配置为以经典通信方式从接收端300获得扫描光在接收端300的强度，根据扫描光在接收端300的强度调整扫描光源在发射端200的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，扫描光源在发射端200的方位角、俯仰角、翻滚角等），以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在接收端300的强度，同时同步地调整发射望远镜250在发射端200的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，发射望远镜250在发射端200的方位角、俯仰角、翻滚角等），并且响应于扫描光在接收端300的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端300。
另外，图2所示的发射端200还可包括跟踪相机280和扫描光检测单元（未示出），其中，跟踪相机280可被配置为捕捉来自接收端300所在位置发射的扫描光；扫描光检测单元可被配置为检测扫描光在发射端200的强度，并且控制器260还可被配置为根据扫描光在发射端200的强度调整跟踪相机280在发射端200的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，跟踪相机280在发射端200的方位角、俯仰角、翻滚角等），以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端200的强度，同时同步地调整发射望远镜250在发射端200的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，发射望远镜250在发射端200的方位角、俯仰角、翻滚角等），并且响应于扫描光在发射端200的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端300。
另外，图2所示的发射端200还可包括二维转台290，该二维转台290可与发射望远镜250、扫描光源270和跟踪相机280固定连接，以便在调整这些光学器件中的任意一者在发射端200的相对位置和/或姿态同时，经由所述固定连接同步地调整这些光学器件中的其他光学器件在发射端200的相对位置和/或姿态。相应地，控制器260还可被配置为经由二维转台290执行上述调整。
应当理解的是，尽管图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端200的装置结构的示意图，但是本发明并不限于此，也可采用其他的装置结构来实现根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端200。例如，根据需要，包括在发射端200中的元器件可比包括在图2所示的发射端200中的元器件多，也可比包括在图2所示的发射端200中的元器件少。
下面，将具体地描述根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的接收端300的装置结构。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的接收端300的装置结构的示意图。
参照图3，图3所示的接收端300除了包括图1所示的定位模块310、接收望远镜320、波分复用器330、光学解码单元340和信标光检测单元350和控制器360之外，还可包括扫描光源370，该扫描光源370可被配置为经由自由空间向发射端200所在位置发射扫描光，并且控制器360还可被配置为以经典通信方式从发射端200获得扫描光在发射端200的强度，根据扫描光在发射端200的强度调整扫描光源在接收端300的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，扫描光源在接收端300的方位角、俯仰角、翻滚角等），以经由调整后的相对位置和/或姿态改变扫描光在发射端200的强度，同时同步地调整接收望远镜320在接收端300的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，接收望远镜320在接收端300的方位角、俯仰角、翻滚角等），并且响应于扫描光在发射端200的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端300。
另外，图3所示的接收端300还可包括跟踪相机380和扫描光检测单元（未示出），其中，跟踪相机380可被配置为捕捉来自发射端200所在位置发射的扫描光；扫描光检测单元可被配置为检测扫描光在接收端300的强度，并且控制器360还可被配置为根据扫描光在接收端300的强度调整跟踪相机380在接收端300的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，跟踪相机380在接收端300的方位角、俯仰角、翻滚角等），以经由调整后的相对位置和或姿态改变扫描光在接收端300的强度，同时同步地调整接收望远镜320在接收端300的相对位置和/或姿态（例如，但不限于，接收望远镜320在接收端300的方位角、俯仰角、翻滚角等），并且响应于扫描光在接收端300的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端300。
另外，图3所示的接收端300还可包括二维转台390，该二维转台390可与接收望远镜320、扫描光源370和跟踪相机380固定连接，以便在调整这些光学器件中的任意一者在接收端300的相对位置和/或姿态同时，经由所述固定连接同步地调整这些光学器件中的其他光学器件在接收端300的相对位置和/或姿态。相应地，控制器360还可被配置为经由二维转台390执行上述调整。
应当理解的是，尽管图3示出了根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的接收端300的装置结构的示意图，但是本发明并不限于此，也可采用其他的装置结构来实现根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的接收端300。例如，根据需要，包括在接收端300中的元器件可比包括在图3所示的接收端300中的元器件多，也可比包括在图3所示的接收端300中的元器件少。
另外，在上述示例中，信标光检测单元350可包括检偏器和光电探测器（均未示出），其中，检偏器可被配置为从信标光中分束出正交的两束光；光电探测器可被配置为将两束光中的一束光的强度作为信标光在接收端300的强度进行检测，并将检测到的信标光在接收端300的强度反馈至控制器360。这样可将信标光在接收端300的强度随着接收望远镜320在接收端300的相对位置和/或姿态的改变而发生的变化或者信标光在接收端300的强度随着发射望远镜250在发射端200的相对位置和/或姿态的改变而发生的变化实时地反馈至接收端300的控制器360或者以经典通信的方式反馈至发射端200的控制器260。然而，本发明并不限于此。根据需要，也可使用其他检测方式或其他检测装置来探测信标光在接收端300的强度。
类似地，也可采用同样的检测方式或检测装置来实现对扫描光的检测。这里不再赘述。
另外，在上述示例中，可使用，但不限于，波长为532 nm的可见激光作为扫描光来实现发射端与接收端之间的粗对准（即，量子光与接收端之间的粗对准），使用，但不限于，波长为976 nm的不可见激光作为信标光来实现发射端与接收端之间的精对准（量子光与接收端之间的粗对准）。然而，本发明也不限于此。根据需要，也可选择其他的光源来实现发射端与接收端之间的粗对准和/或精对准。
另外，在上述示例中，接收端300的接收望远镜320的接收口径可比发射端200的发射望远镜250的发射口径大，这样可在单向传送量子光的情况下增大接收面积。作为示例，接收望远镜320的接收口径可设计为150 mm，发射望远镜250的发射口径可设计为100 mm。然而，本发明也不限于此，根据需要，接收望远镜320的接收口径和发射望远镜250的发射口径也可设计为其他尺寸。
另外，在上述示例中，还可使用双向捕获跟踪对准方式并结合对准坐标系收敛迭代校准技术来实现发射端200与接收端300之间的量子通信链路的快速建立。
可以看出，根据本发明的示例性实施例的用于量子通信的发射端、接收端和系统不仅能够使量子光被精准地发射到接收端，以确保光学解码的准确性。
尽管已参照优选实施例表示和描述了本申请，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。

Claims (40)

1.一种用于量子通信的发射端，其特征在于，包括：
定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；
信标光源，被配置为制备信标光；
光学编码单元，被配置为制备量子光；
波分复用器，被配置为将信标光和量子光合束到同一光纤中；
发射望远镜，被配置为从所述光纤接收合束后的信标光和量子光，并且经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及
控制器，被配置为
以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，
根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
2.根据权利要求1所述的发射端，其特征在于，还包括：
扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射可见光，
其中，控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从接收端获得可见光在接收端的强度，
根据可见光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
3.根据权利要求1所述的发射端，其特征在于，还包括：
跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在发射端的强度，
其中，控制器，被进一步配置为
根据可见光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的发射端，其特征在于，还包括：
二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，
其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
5.根据权利要求1所述的发射端，其特征在于，信标光是不可见光。
6.一种用于量子通信的接收端，其特征在于，包括：
定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；
接收望远镜，被配置为从自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束，并且经由光纤将所述光束传送至波分复用器；
波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；
光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；
信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及
控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
7.根据权利要求6所述的接收端，其特征在于，还包括：
扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射可见光，
其中，控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从发射端获得可见光在发射端的强度，
根据可见光在发射端的强度调整扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
8.根据权利要求6所述的接收端，其特征在于，还包括：
跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在接收端的强度，
其中，控制器，被进一步配置为
根据可见光在接收端的强度调整跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
9.根据权利要求6至8中的任意一项所述的接收端，其特征在于，还包括：
二维转台，与接收望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，
其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
10.根据权利要求6所述的接收端，其特征在于，信标光是不可见光。
11.根据权利要求6所述的接收端，其特征在于，信标光检测单元包括：
检偏器，被配置为从信标光中分束出正交的两束光；以及
光电探测器，被配置为将两束光中的一束光的强度作为信标光在接收端的强度进行检测，并将检测到的信标光在接收端的强度反馈至控制器。
12.一种用于量子通信的系统，其特征在于，包括：
发射端，包括：
定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；
信标光源，被配置为制备信标光；
光学编码单元，被配置为制备量子光；
波分复用器，被配置为将信标光和量子光合束到同一光纤中；以及
发射望远镜，被配置为从所述光纤接收合束后的信标光和量子光，并且经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光，以及
接收端，包括：
另一定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；
接收望远镜，被配置为从自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束，并且经由光纤将所述光束传送至另一波分复用器；
另一波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；
光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；
信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及
控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
另一控制器，被配置为
以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，
根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射可见光，
其中，另一控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从接收端获得可见光在接收端的强度，
根据可见光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在发射端的强度，
其中，另一控制器，被进一步配置为
根据可见光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
16.根据权利要求13至15中的任意一项所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，
其中，另一控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
17.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射可见光，
其中，控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从发射端获得可见光在发射端的强度，
根据可见光在发射端的强度调整另一扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
18.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在接收端的强度，
其中，控制器，被进一步配置为
根据可见光在接收端的强度调整另一跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
19.根据权利要求12、17至18中的任意一项所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一二维转台，与接收望远镜、另一扫描光源和另一跟踪相机固定连接，
其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
20.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，信标光是不可见光。
21.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，接收望远镜的接收口径比发射望远镜的发射口径大。
22.一种用于量子通信的系统，其特征在于，包括：
发射端，包括：
定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；
信标光源，被配置为制备信标光；
光学编码单元，被配置为制备量子光；
波分复用器，被配置为将信标光和量子光合束到同一光纤中；
发射望远镜，被配置为从所述光纤接收合束后的信标光和量子光，并且经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及
控制器，被配置为
以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，
根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端，以及
接收端，包括：
另一定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；
接收望远镜，被配置为从自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束，并且经由光纤将所述光束传送至另一波分复用器；
另一波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；
光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；以及
信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射可见光，
其中，控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从接收端获得可见光在接收端的强度，
根据可见光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
跟踪相机，被配置为捕捉来自接收端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在发射端的强度，
其中，控制器，被进一步配置为
根据可见光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
25.根据权利要求22至24中的任意一项所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，
其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
26.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射可见光，
其中，另一控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从发射端获得可见光在发射端的强度，
根据可见光在发射端的强度调整另一扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
28.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一跟踪相机，被配置为捕捉来自发射端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在接收端的强度，
其中，另一控制器，被进一步配置为
根据可见光在接收端的强度调整另一跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
29.根据权利要求26至28中的任意一项所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一二维转台，与接收望远镜、另一扫描光源和另一跟踪相机固定连接，
其中，另一控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
30.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，信标光是不可见光。
31.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，接收望远镜的接收口径比发射望远镜的发射口径大。
32.一种用于量子通信的系统，其特征在于，包括：
发射端，包括：
定位模块，被配置为定位接收端所在的位置；
信标光源，被配置为制备信标光；
光学编码单元，被配置为制备量子光；
波分复用器，被配置为将信标光和量子光合束到同一光纤中；
发射望远镜，被配置为从所述光纤接收合束后的信标光和量子光，并且经由自由空间向接收端所在的位置发射合束后的信标光和量子光；以及
控制器，被配置为
以经典通信方式从接收端获得信标光在接收端的强度，
根据信标光在接收端的强度调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端，以及
接收端，包括：
另一定位模块，被配置为定位发射端所在的位置；
接收望远镜，被配置为从自由空间接收来自发射端所在位置发射的光束，并且经由光纤将所述光束传送至另一波分复用器；
另一波分复用器，被配置为从所述光束中分束出量子光和信标光；
光学解码单元，被配置为对量子光进行解码；
信标光检测单元，被配置为检测信标光在接收端的强度；以及
另一控制器，被配置为根据信标光在接收端的强度调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变信标光在接收端的强度，并且响应于信标光在接收端的强度达到最大而确定量子光对准接收端。
33.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
扫描光源，被配置为经由自由空间向接收端所在位置发射可见光，
其中，控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从接收端获得可见光在接收端的强度，
根据可见光在接收端的强度调整扫描光源在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
34.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
跟踪相机，被配置为接收来自接收端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在发射端的强度，
其中，控制器，被进一步配置为
根据可见光在发射端的强度调整跟踪相机在发射端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整发射望远镜在发射端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
35.根据权利要求32至34中的任意一项所述的系统，其特征在于，发射端还包括：
二维转台，与发射望远镜、扫描光源和跟踪相机固定连接，
其中，控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
36.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一扫描光源，被配置为经由自由空间向发射端所在位置发射可见光，
其中，另一控制器，被进一步配置为
以经典通信方式从发射端获得可见光在发射端的强度，
根据可见光在发射端的强度调整另一扫描光源在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在发射端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在发射端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
37.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一跟踪相机，被配置为接收来自发射端所在位置发射的可见光；以及
扫描光检测单元，被配置为检测可见光在接收端的强度，
其中，另一控制器，被进一步配置为
根据可见光在接收端的强度调整另一跟踪相机在接收端的相对位置和/或姿态，以经由调整后的相对位置和/或姿态改变可见光在接收端的强度，同时同步地调整接收望远镜在接收端的相对位置和/或姿态，并且响应于可见光在接收端的强度达到最大而确定量子光粗对准接收端。
38.根据权利要求32、36至37中的任意一项所述的系统，其特征在于，接收端还包括：
另一二维转台，与接收望远镜、另一扫描光源和另一跟踪相机固定连接，
其中，另一控制器，被进一步配置为经由二维转台执行所述调整。
39.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，信标光是不可见光。
40.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，接收望远镜的接收口径比发射望远镜的发射口径大。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102611508A (zh) * 2012-03-19 2012-07-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种兼容接收与发射的量子通信系统
CN109474330A (zh) * 2018-12-25 2019-03-15 上海理工大学 用于无人机的激光通信与跟瞄系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111565102B (zh) * 2020-04-02 2023-03-31 广东国科量子通信网络有限公司 一种基于自由空间的量子密钥分发系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102611508A (zh) * 2012-03-19 2012-07-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种兼容接收与发射的量子通信系统
CN109474330A (zh) * 2018-12-25 2019-03-15 上海理工大学 用于无人机的激光通信与跟瞄系统

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