CN114338004B - 用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置及调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置及调制方法。该调制装置包括第一调制模块、第二调制模块及第三调制模块；第一调制模块用于接收初始光脉冲，产生诱骗态脉冲；第二调制模块与第一调制模块相连接，用于接收第一调制模块传输的信号，产生真空态脉冲；第三调制模块与第二调制模块相连接，用于接收第二调制模块传输的信号，并对第二调制模块传输的信号进行随机相位调制，输出调制光脉冲对；第一调制模块或第二调制模块还用于产生信号态脉冲。上述调制装置通过第一调制模块及第二调制模块，实现诱骗态QKD系统中信号态、诱骗态和真空态的高速调制，消除模式效应的影响；并且使用方便，调制速率高，可以促进高速诱骗态QKD系统的发展。

Description

用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置及调制方法

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，特别是涉及一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置及调制方法。

背景技术

诱骗态方法大大提高了量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)系统的安全成码率和传输距离，但是基于诱骗态的QKD系统需要精确地调制几种不同的光强度，实际使用的强度调制器的性能缺陷限制了诱骗态QKD系统的性能提升；由于调制器的带宽有限，Alice(发送方)发射的脉冲强度与它发射的前一个脉冲强度相关，引入模式效应(patterning effect)，该效应将为Eve(窃听者)提供额外信息用来攻击系统的安全，从而威胁诱骗态QKD系统的安全性。

目前大多数QKD系统使用商用铌酸锂晶体-马赫曾德干涉仪(LiNbO₃-Mach–Zehnder interferometer，LiNbO₃-MZI)强度调制器来产生诱骗态，商用MZI中分束器或者耦合器的分光比η是0.5，如图1所示；理论研究表明，双诱骗态协议中最优情况为弱真空(weak+vacuum)诱骗态协议，是一类特殊的双诱骗态协议，该协议的成码率接近无穷多强度诱骗态协议；在大多数诱骗态QKD系统中，LiNbO₃-MZI调制器用来产生一个信号态μ_s、一个诱骗态μ_d和一个真空态μ_v＝0，如图2所示，信号态对应于波峰点S，诱骗态对应于斜率最大的点D，空态对应于波谷点V；一般地，曲线上导数为0的点是稳定的，则点S和点V是稳定的，与稳定点相比，斜率最大的点对外界扰动更敏感，如时间抖动和电波形失真，而这些会导致μ_d抖动。尤其是在高速系统中，有限的调制带宽会导致相邻脉冲之间存在关联(即模式效应)，窃听者可以利用这点攻击系统的安全。因此，如何实现诱骗态QKD系统中信号态、诱骗态和真空态的高速调制，是亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术的不足之处，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置及调制方法。

本申请一方面根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置，包括第一调制模块、第二调制模块及第三调制模块；其中

所述第一调制模块用于接收初始光脉冲，以及产生诱骗态脉冲；

所述第二调制模块与所述第一调制模块相连接，用于接收所述第一调制模块传输的信号，以及产生真空态脉冲；

所述第三调制模块与所述第二调制模块相连接，用于接收所述第二调制模块传输的信号，并对所述第二调制模块传输的信号进行随机相位调制，以及输出调制光脉冲对；

所述第一调制模块或所述第二调制模块还用于产生信号态脉冲。

上述调制装置将第一调制模块与第二调制模块进行级联，可以通过第一调制模块及第二调制模块，实现诱骗态QKD系统中信号态、诱骗态和真空态的高速调制，有效地消除模式效应的影响，保障高速QKD系统的安全性；同时，上述调制装置使用方便，调制速率高，可以促进高速诱骗态QKD系统的发展。

在其中一个实施例中，所述第一调制模块包括第一马赫曾德干涉仪，所述第二调制模块包括第二马赫曾德干涉仪；

所述第一马赫曾德干涉仪的调制臂及所述第二马赫曾德干涉仪的调制臂均包括相位调制单元。

上述调制装置通过将第一马赫曾德干涉仪与第二马赫曾德干涉仪进行级联，使得第一马赫曾德干涉仪的耦合器分光比及第二马赫曾德干涉仪的耦合器分光比均无需精确到0.5，即降低了对马赫曾德干涉仪耦合器分光比的要求，从而降低整个器件的制作难度。

在其中一个实施例中，所述相位调制单元包括铌酸锂波导、行波电极和直流偏置电极；或所述相位调制单元包括热光相位调制器及载流子耗尽调制器。

在其中一个实施例中，所述第一马赫曾德干涉仪包括第一耦合器及第二耦合器，所述第二马赫曾德干涉仪包括第三耦合器及第四耦合器；

所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均采用定向耦合器、Y型耦合器或多模干涉耦合器中的至少一种；

所述第一耦合器和所述第二耦合器的分光比均由目标诱骗态强度或目标真空态强度而决定；

所述第三耦合器和所述第四耦合器的分光比均由目标诱骗态强度或目标真空态强度而决定。

在其中一个实施例中，所述第三调制模块包括第三马赫曾德干涉仪、延迟线模块及直波导模块；其中

所述第三马赫曾德干涉仪包括第一输出端口及第二输出端口；

所述延迟线模块的输入端与所述第三马赫曾德干涉仪的所述第一输出端口相连接，用于延迟第一部分调制光脉冲；

所述直波导模块的输入端与所述第三马赫曾德干涉仪的所述第二输出端口相连接，用于调节第二部分调制光脉冲的相位；所述第一部分调制光脉冲与所述第二部分调制光脉冲构成所述调制光脉冲对。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置，包括第一调制模块、第二调制模块及第三调制模块；其中

所述第二调制模块用于接收初始光脉冲，以及产生真空态脉冲；

所述第一调制模块与所述第二调制模块相连接，用于接收所述第二调制模块传输的信号，以及产生诱骗态脉冲；

所述第三调制模块与所述第一调制模块相连接，用于接收所述第一调制模块传输的信号，并对所述第一调制模块传输的信号进行随机相位调制，以及输出调制光脉冲对；

所述第二调制模块或所述第一调制模块还用于产生信号态脉冲。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制方法，应用于前述一些实施例提供的调制装置，所述调制方法包括：

确定满足所述调制装置输出的目标诱骗态强度；

根据所述目标诱骗态强度，对所述第一调制模块的分光比进行调节；

基于所述第一调制模块的分光比，对所述第二调制模块的分光比进行调节，以使得所述调制装置输出的真空态脉冲强度为稳定点。

上述调制方法应用于前述一些实施例提供的调制装置，因此前述调制装置所能实现的技术效果，该调制方法也均能实现；上述调制方法可以通过对第一调制模块及第二调制模块的分光比进行调节，使得调制装置只工作在稳定点处，避免模式效应的影响。

在其中一个实施例中，基于所述第一调制模块的分光比，对所述第二调制模块的分光比进行调节，包括：

基于以下公式，确定所述第二调制模块的分光比：

η₁<η₂<1-η₁；

其中，η₁为所述第一调制模块的分光比，η₂为所述第二调制模块的分光比。

在其中一个实施例中，所述第三调制模块包括延迟线模块；所述调制方法还包括：

基于所述延迟线模块的损耗，对所述第三调制模块的分光比进行调节，以使得所述调制装置输出的信号态脉冲对强度均衡。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制方法，应用于如前述一些实施例提供的调制装置，所述调制方法包括：

确定满足所述调制装置输出的目标真空态强度；

根据所述目标真空态强度，对所述第二调制模块的分光比进行调节；

基于所述第二调制模块的分光比，对所述第一调制模块的分光比进行调节，以使得所述调制装置输出的诱骗态脉冲强度为稳定点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种耦合器的分光比η是0.5的商用LiNbO₃-MZI强度调制器的结构示意图；

图2为一种LiNbO₃-MZI强度调制器的响应曲线图；

图3为一种分光比不等于0.5的萨格纳克(Sagnac)强度调制器的结构示意图；

图4为一种分光比不等于0.5的萨格纳克(Sagnac)强度调制器的响应曲线图；

图5为本申请其中一个实施例提供的调制装置的结构原理图；

图6为本申请其中一个实施例提供的调制装置中，马赫曾德干涉仪的结构示意图；

图7为本申请其中一个实施例提供的调制装置中，分光比为0.4时马赫曾德干涉仪的两个输出口的响应曲线图；

图8至图11为本申请一些可能的实施例提供的调制装置的结构示意图；

图12至图13为本申请一些可能的实施例提供的调制方法的流程图；

图14为本申请其中一个实施例提供的调制装置中，诱骗态强度和信号态强度的比值与马赫曾德干涉仪两端的耦合器的分光比之间的对应关系图。

附图标记说明：

10、第一调制模块；101、第一马赫曾德干涉仪；102、相位调制单元；103、行波电极；104、热光相位调制器；105、载流子耗尽调制器；106、直流偏置电极；20、第二调制模块；201、第二马赫曾德干涉仪；30、第三调制模块；301、第三马赫曾德干涉仪；302、延迟线模块；303、相位调制器；304、第三非对称马赫曾德干涉仪。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一马赫曾德干涉仪称为第二马赫曾德干涉仪，且类似地，可将第二马赫曾德干涉仪称为第一马赫曾德干涉仪。第一马赫曾德干涉仪和第二马赫曾德干涉仪两者都是马赫曾德干涉仪，但其不是同一马赫曾德干涉仪。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

目前大多数QKD系统使用商用铌酸锂晶体-马赫曾德干涉仪(LiNbO₃-Mach–Zehnder interferometer，LiNbO₃-MZI)强度调制器来产生诱骗态；在高速系统中，有限的调制带宽会导致相邻脉冲之间存在关联(即模式效应)，窃听者可以利用这点攻击系统的安全。为了解决该问题，目前通常采用两种方案：第一个方案是通过后处理来丢弃那些与前一个和后一个脉冲强度相关的脉冲，该方案方便易行，但是不可避免地会降低安全成码率；第二个方案是萨格纳克(Sagnac)强度调制器，如图3所示，当耦合器(Coupler)的分光比不是0.5时，调制器的响应曲线的最低点将上移，如图4所示，采用0和π两个调制位相，可以提供两种强度，不仅可以减弱模式效应，而且可以降低直流(DC)漂移的影响，但是该方案中，电调制信号必须要设置成只调制一个方向的光信号，并且Sagnac的共路径机制(common-pathmechanism)会限制器件的调制速率提升，例如对于铌酸锂单晶Sagnac调制器的最大调制速率约为3GHz。

因此，如何实现诱骗态QKD系统中信号态、诱骗态和真空态的高速调制，是亟需解决的问题。

基于此，本申请一方面根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置。请参阅图5，该调制装置可以包括第一调制模块10、第二调制模块20及第三调制模块30。具体来说，第一调制模块10用于接收初始光脉冲，以及产生诱骗态脉冲；第二调制模块20与第一调制模块10相连接，用于接收第一调制模块10传输的信号，以及产生真空态脉冲；第三调制模块30与第二调制模块20相连接，用于接收第二调制模块20传输的信号，并对第二调制模块20传输的信号进行随机相位调制，以及输出调制光脉冲对；此外，第一调制模块10或第二调制模块20还用于产生信号态脉冲。

上述调制装置将第一调制模块10与第二调制模块20进行级联，可以通过第一调制模块10及第二调制模块20，实现诱骗态QKD系统中信号态、诱骗态和真空态的高速调制，有效地消除模式效应的影响，保障高速QKD系统的安全性；同时，上述调制装置使用方便，调制速率高，可以促进高速诱骗态QKD系统的发展。

本申请对于第一调制模块10及第二调制模块20的形式并不做具体限定；可选的，第一调制模块10及第二调制模块20均可以采用但不仅限于马赫曾德干涉仪(Mach–Zehnderinterferometer，MZI)。可选的，马赫曾德干涉仪的结构可以如图6所示，包括第一耦合器及第二耦合器；当马赫曾德干涉仪中第一耦合器及第二耦合器的分光比均不是0.5时，例如当其分光比为0.4时，其输出口3及输出口4的响应曲线如图7所示；与分光比是0.5时相比，输出口3的响应曲线的最低点将上移，最高点位置不变；输出口4的响应曲线的最高点将下移，最低点位置不变；输出口3的响应曲线的最低点位置和输出口4的响应曲线的最高点位置均与第一耦合器和第二耦合器的分光比有关。

通过调节马赫曾德干涉仪中第一耦合器及第二耦合器的分光比，就可以调节输出口3的消光比，进而实现诱骗态脉冲的调制；而输出口4可以用来实现真空态脉冲的调制；上述调制装置降低了对耦合器分光比的要求，将降低器件的制作难度。

在其中一个实施例中，第一调制模块包括第一马赫曾德干涉仪，第二调制模块包括第二马赫曾德干涉仪；具体的，第一马赫曾德干涉仪的调制臂及第二马赫曾德干涉仪的调制臂均可以包括相位调制单元。

以下结合图8，对本申请其中一个实施例提供的调制装置进行具体说明。

如图8所示，在其中一个实施例中，第一调制模块10包括第一马赫曾德干涉仪101，第二调制模块20包括第二马赫曾德干涉仪201；具体的，第一马赫曾德干涉仪101的调制臂及第二马赫曾德干涉仪201的调制臂均可以包括相位调制单元102。

具体的，如图8所示，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器的分光比相同为η₁，其具体数值可以由需要达到的诱骗态强度而适应性决定；在一个可能的示例中，诱骗态强度μ_d和信号态强度μ_s的比值μ_d/μ_s与分光比的关系如图14所示；譬如，当μ_d/μ_s＝0.2时，分光比的取值可以为0.28或0.72；也就是说，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器分光比η₁可以根据如图14中的曲线以及需要达到的诱骗态强度μ_d和信号态强度μ_s的比值μ_d/μ_s而决定。

更具体的，如图8所示，第二马赫曾德干涉仪201两端的耦合器的分光比相同为η₂，其数值可以为介于η₁与1-η₁之间的任意数值。

具体的，在其中一个实施例中，目标诱骗态强度可以指实际需要达到的诱骗态强度。

需要说明的是，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器的分光比η₁与第二马赫曾德干涉仪201两端的耦合器的分光比η₂，其数值可以相同也可以不同，本申请对此并不做限定；具体来说，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器的分光比η₁与第二马赫曾德干涉仪201两端的耦合器的分光比η₂均可由需要达到的诱骗态强度而适应性决定。

可以理解，本申请对于相位调制单元的形式并不做限定；在其中一个实施例中，相位调制单元可以包括铌酸锂波导、行波电极103和直流偏置电极106；在另一个可能的实施例中，相位调制单元102可以包括热光相位调制器(Thermo-optic Phase Modulator，TOPM)及载流子耗尽调制器(Carrier-Depletion Modulators，CDM)。

本申请对于第一马赫曾德干涉仪101及第二马赫曾德干涉仪201的耦合器形式亦不做限定；在其中一个实施例中，第一马赫曾德干涉仪101包括第一耦合器及第二耦合器，第二马赫曾德干涉仪201包括第三耦合器及第四耦合器；第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器及第四耦合器可以采用定向耦合器、Y型耦合器或多模干涉耦合器中的一种或几种。

请继续参阅图8，在其中一个实施例中，第三调制模块30可以包括第三马赫曾德干涉仪301、延迟线模块302及直波导模块(图8中未示出)。

具体来说，第三马赫曾德干涉仪301可以包括第一输出端口21及第二输出端口22；延迟线模块302的输入端可以与第三马赫曾德干涉仪301的第一输出端口21相连接，用于延迟第一部分调制光脉冲；直波导模块的输入端可以与第三马赫曾德干涉仪301的第二输出端口22相连接，用于调节第二部分调制光脉冲的相位；可以理解，前述第一部分调制光脉冲与第二部分调制光脉冲即构成调制光脉冲对。

在其中一个实施例中，如图8所示，第三马赫曾德干涉仪301左端耦合器的分光比可以为η₃，其具体数值可以由延迟线模块302的损耗而适应性决定；右端耦合器的分光比可以为0.5；上述实施例提供的调制装置，能够实现对信号态脉冲的精确调制。

本申请对于延迟线模块302的形式并不做限定；可选的，延迟线模块302可以包括但不仅限于二氧化硅波导。

以下继续结合图8，对本申请其中一个实施例提供的调制装置进行更详细的说明。

在其中一个实施例中，如图8所示，调制装置包括第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三马赫曾德干涉仪301，第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三马赫曾德干涉仪301的调制臂均包括铌酸锂波导、行波电极103和直流偏置电极106，且第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三马赫曾德干涉仪301两侧的耦合器均在二氧化硅波导上制作；具体的，第一马赫曾德干涉仪101的端口7与第二马赫曾德干涉仪201的端口10相连接，第二马赫曾德干涉仪201的端口15与第三马赫曾德干涉仪301的端口17连接，信号按照图示箭头方向进行传输；第三马赫曾德干涉仪301中铌酸锂波导的输出口21与延迟线模块302的输入端相连接，第三马赫曾德干涉仪301的输出口22与直波导模块的输入端相连接，延迟线模块302的输出端及直波导模块的输出端与第三马赫曾德干涉仪301的耦合器相连接。

二氧化硅波导与光纤的耦合损耗低，传输损耗也很小；铌酸锂体光学材料具有同样的优点。上述调制装置，通过在二氧化硅波导上制作第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三马赫曾德干涉仪301两侧的耦合器，并使得第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三马赫曾德干涉仪301的调制臂均包括铌酸锂波导，使得器件耦合损耗低，降低传输损耗。

需要说明的是，本申请中涉及的第三马赫曾德干涉仪301，可以包括但不限于对称马赫曾德干涉仪及非对称马赫曾德干涉仪(AMZI)。

以下结合图9，对本申请另一个实施例提供的调制装置进行详细的说明。

在其中一个实施例中，第三调制模块30可以包括相位调制器303及延迟线模块302；如图9所示，调制装置包括第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201、相位调制器303及延迟线模块302，第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及相位调制器303的调制臂均包括铌酸锂波导、行波电极103和直流偏置电极106，且延迟线模块302在二氧化硅波导上制作；具体的，第一马赫曾德干涉仪101的端口3与第二马赫曾德干涉仪201的端口6连接，第二马赫曾德干涉仪201的端口7与相位调制器303的端口9连接，信号按照图示箭头方向进行传输；相位调制器303的端口11与延迟线模块302的输入端相连接，相位调制器303的端口12与直波导模块的输入端相连接，延迟线模块302的输出端及直波导模块的输出端与第三马赫曾德干涉仪301的耦合器相连接。

以下结合图10，对本申请另一个实施例提供的调制装置进行详细的说明。

在其中一个实施例中，第三调制模块30包括第三非对称马赫曾德干涉仪304；如图10所示，调制装置包括第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三非对称马赫曾德干涉仪304，第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三马赫曾德干涉仪301的调制臂均包括铌酸锂波导、行波电极103和直流偏置电极106，且至少第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三非对称马赫曾德干涉仪304均在铌酸锂薄膜(Lithium Niobate on Insulator，LNOI)上制作；具体的，第一马赫曾德干涉仪101的端口3与第二马赫曾德干涉仪201的端口6连接，第二马赫曾德干涉仪201的端口7与第三非对称马赫曾德干涉仪304的端口9连接，信号按照图示箭头方向进行传输；需要说明的是，第三非对称马赫曾德干涉仪304中的行波电极103可以用于实现相位调制器的功能。

铌酸锂薄膜(Lithium Niobate on Insulator，LNOI)器件具有低损耗、小弯曲半径以及高调控效率的优点。上述调制装置，通过将第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三非对称马赫曾德干涉仪304均制作于铌酸锂薄膜(Lithium Niobate onInsulator，LNOI)上，使得该调制装置损耗较低，具有小弯曲半径及高调控效率等优点。

以下结合图11，对本申请另一个实施例提供的调制装置进行详细的说明。

在其中一个实施例中，第三调制模块30包括第三非对称马赫曾德干涉仪304；如图11所示，调制装置包括第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三非对称马赫曾德干涉仪，且至少第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三非对称马赫曾德干涉仪304均在绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)薄膜上制作；具体的，第一马赫曾德干涉仪101的端口3与第二马赫曾德干涉仪201的端口6连接，第二马赫曾德干涉仪201的端口7与第三非对称马赫曾德干涉仪304的端口9连接，信号按照图示箭头方向进行传输；更具体的，第三非对称马赫曾德干涉仪304可以包括热光相位调制器104及载流子耗尽调制器105，以实现相位调制器的功能。

上述调制装置，通过将第一马赫曾德干涉仪101、第二马赫曾德干涉仪201及第三非对称马赫曾德干涉仪304均制作于绝缘体上硅薄膜上，使得该调制装置具有亚微米的模场尺寸和微米量级的弯曲半径，非常有利于实现高密度的光子集成。

需要说明的是，本申请对于第一调制模块10与第二调制模块20之间的连接顺序并不做限定。基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制装置，该调制装置可以包括第一调制模块10、第二调制模块20及第三调制模块30。具体来说，第二调制模块20用于接收初始光脉冲，以及产生真空态脉冲；第一调制模块10与第二调制模块20相连接，用于接收第二调制模块20传输的信号，以及产生诱骗态脉冲；第三调制模块30与第一调制模块10相连接，用于接收第一调制模块10传输的信号，并对第一调制模块10传输的信号进行随机相位调制，以及输出调制光脉冲对；此外，第二调制模块20或所述第一调制模块10还用于产生信号态脉冲。

也就是说，本申请提供的调制装置，可以是第一调制模块10与第二调制模块20的一端相连接，第二调制模块20的另一端与第三调制模块30相连接；也可以是第二调制模块20与第一调制模块10的一端相连接，第一调制模块10的另一端与第三调制模块30相连接。

基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制方法，该调制方法可以应用于前述一些实施例提供的调制装置；具体的，如图12所示，该调制方法可以包括如下步骤：

S10：确定满足调制装置输出的目标诱骗态强度；

S11：根据目标诱骗态强度，对第一调制模块10的分光比进行调节；

S12：基于第一调制模块10的分光比，对第二调制模块20的分光比进行调节，以使得调制装置输出的真空态脉冲强度为稳定点。

上述调制方法应用于前述一些实施例提供的调制装置，因此前述调制装置所能实现的技术效果，该调制方法也均能实现；上述调制方法可以通过对第一调制模块10及第二调制模块20的分光比进行调节，使得调制装置只工作在稳定点处，避免模式效应的影响。

具体的，在其中一个实施例中，目标诱骗态强度可以指实际需要达到的诱骗态强度。

可以理解，本申请对于步骤S12中基于第一调制模块10的分光比，对第二调制模块20的分光比进行调节的方式并不做限定；可选的，在其中一个实施例中，可以基于以下公式，确定第二调制模块20的分光比：

η₁<η₂<1-η₁；

其中，η₁为第一调制模块10的分光比，η₂为第二调制模块20的分光比。

具体的，在其中一个实施例中，第一调制模块10包括第一马赫曾德干涉仪101，第二调制模块20包括第二马赫曾德干涉仪201；具体的，第一马赫曾德干涉仪101的调制臂及第二马赫曾德干涉仪201的调制臂均可以包括相位调制单元102；在此基础上，如图8所示，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器的分光比相同为η₁，其具体数值可以由目标诱骗态强度而决定；在一个可能的示例中，诱骗态强度μ_d和信号态强度μ_s的比值μ_d/μ_s与分光比的关系如图14所示；譬如，当μ_d/μ_s＝0.2时，分光比的取值可以为0.28或0.72；也就是说，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器分光比η₁可以根据如图14中的曲线以及目标诱骗态强度μ_d和信号态强度μ_s的比值μ_d/μ_s而决定。

更具体的，如图8所示，第二马赫曾德干涉仪201两端的耦合器的分光比相同为η₂，其数值可以为介于η₁与1-η₁之间的任意数值。

需要说明的是，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器的分光比η₁与第二马赫曾德干涉仪201两端的耦合器的分光比η₂，其数值可以相同也可以不同，本申请对此并不做限定；具体来说，第一马赫曾德干涉仪101两端的耦合器的分光比η₁与第二马赫曾德干涉仪201两端的耦合器的分光比η₂均可由目标诱骗态强度而决定。

在其中一个实施例中，第三调制模块30包括延迟线模块302；在此基础上，调制方法还可以包括如下步骤：

基于延迟线模块302的损耗，对第三调制模块30的分光比进行调节，以使得调制装置输出的信号态脉冲对的强度均衡。

如前所述，本申请对于第一调制模块10与第二调制模块20之间的连接顺序并不做限定。基于同样的发明构思，本申请还根据一些实施例，提供一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制方法，该调制方法可以应用于前述一些实施例提供的调制装置；具体的，如图13所示，该调制方法可以包括如下步骤：

S20：确定满足调制装置输出的目标真空态强度；

S21：根据目标真空态强度，对第二调制模块20的分光比进行调节；

S22：基于第二调制模块20的分光比，对第一调制模块10的分光比进行调节，以使得调制装置输出的诱骗态脉冲强度为稳定点。

具体的，在其中一个实施例中，目标真空态强度可以指实际需要达到的真空态强度。

应该理解的是，虽然图12及图13的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图12及图13中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在本说明书的描述中，参考术语“其中一个实施例”或“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制方法，其特征在于，应用于调制装置；所述调制装置包括第一调制模块、第二调制模块及第三调制模块；所述第一调制模块用于接收初始光脉冲，以及产生诱骗态脉冲；所述第二调制模块与所述第一调制模块相连接，用于接收所述第一调制模块传输的信号，以及产生真空态脉冲；所述第三调制模块与所述第二调制模块相连接，用于接收所述第二调制模块传输的信号，并对所述第二调制模块传输的信号进行随机相位调制，以及输出调制光脉冲对；其中，所述第一调制模块或所述第二调制模块还用于产生信号态脉冲；

所述调制方法包括：

确定满足所述调制装置输出的目标诱骗态强度；

根据所述目标诱骗态强度，对所述第一调制模块的分光比进行调节；

基于所述第一调制模块的分光比，对所述第二调制模块的分光比进行调节，以使得所述调制装置输出的真空态脉冲强度为稳定点。

2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，基于所述第一调制模块的分光比，对所述第二调制模块的分光比进行调节，包括：

基于以下公式，确定所述第二调制模块的分光比：

η₁<η₂<1-η₁；

其中，η₁为所述第一调制模块的分光比，η₂为所述第二调制模块的分光比。

3.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述第三调制模块包括延迟线模块；所述调制方法还包括：

基于所述延迟线模块的损耗，对所述第三调制模块的分光比进行调节，以使得所述调制装置输出的信号态脉冲对强度均衡。

4.根据权利要求3所述的调制方法，其特征在于，所述第一调制模块包括第一马赫曾德干涉仪，所述第二调制模块包括第二马赫曾德干涉仪；

所述第一马赫曾德干涉仪的调制臂及所述第二马赫曾德干涉仪的调制臂均包括相位调制单元。

5.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，所述相位调制单元包括铌酸锂波导、行波电极和直流偏置电极；或所述相位调制单元包括热光相位调制器及载流子耗尽调制器。

6.根据权利要求5所述的调制方法，其特征在于，所述第一马赫曾德干涉仪包括第一耦合器及第二耦合器，所述第二马赫曾德干涉仪包括第三耦合器及第四耦合器；

所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器及所述第四耦合器均采用定向耦合器、Y型耦合器或多模干涉耦合器中的至少一种；

所述第一耦合器和所述第二耦合器的分光比均由目标诱骗态强度或目标真空态强度而决定；

所述第三耦合器和所述第四耦合器的分光比均由目标诱骗态强度或目标真空态强度而决定。

7.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，所述第三调制模块还包括第三马赫曾德干涉仪及直波导模块；其中

所述第三马赫曾德干涉仪包括第一输出端口及第二输出端口；

所述延迟线模块的输入端与所述第三马赫曾德干涉仪的所述第一输出端口相连接，用于延迟第一部分调制光脉冲；

所述直波导模块的输入端与所述第三马赫曾德干涉仪的所述第二输出端口相连接，用于调节第二部分调制光脉冲的相位；所述第一部分调制光脉冲与所述第二部分调制光脉冲构成所述调制光脉冲对。

8.根据权利要求7所述的调制方法，其特征在于，所述第一马赫曾德干涉仪、所述第二马赫曾德干涉仪及所述第三马赫曾德干涉仪两侧的耦合器均制作于二氧化硅波导上。

9.根据权利要求3所述的调制方法，其特征在于，所述延迟线模块制作于二氧化硅波导上。

10.一种用于诱骗态量子密钥分发系统的调制方法，其特征在于，应用于调制装置；所述调制装置包括第一调制模块、第二调制模块及第三调制模块；所述第二调制模块用于接收初始光脉冲，以及产生真空态脉冲；所述第一调制模块与所述第二调制模块相连接，用于接收所述第二调制模块传输的信号，以及产生诱骗态脉冲；所述第三调制模块与所述第一调制模块相连接，用于接收所述第一调制模块传输的信号，并对所述第一调制模块传输的信号进行随机相位调制，以及输出调制光脉冲对；其中，所述第二调制模块或所述第一调制模块还用于产生信号态脉冲；

所述调制方法包括：

确定满足所述调制装置输出的目标真空态强度；

根据所述目标真空态强度，对所述第二调制模块的分光比进行调节；

基于所述第二调制模块的分光比，对所述第一调制模块的分光比进行调节，以使得所述调制装置输出的诱骗态脉冲强度为稳定点。