CN210839600U - 量子密钥分发装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种量子密钥分发装置及系统。该装置包括相位调制光源、脉冲产生光源、相位调制模块和环形器，相位调制模块至少包括一个相位调制器；相位调制光源与相位调制模块的输入端连接，相位调制光源为输出用于固定相位差的激励脉冲的光源；环形器的第一端口与相位调制模块的输出端连接，环形器的第二端口与脉冲产生光源连接，环形器的第三端口连接传输光纤。本申请中，通过注入锁定的方式完成编码，由相位调制光源输出的激励脉冲来控制脉冲产生光源输出的脉冲的相位差。由于不再通过干涉仪产生两个时间上的脉冲分量来进行相位编码，因此无需考虑干涉仪的稳定性来引入反馈装置稳定编码，降低了构建成本，提高了装置的稳定性，从而改善了信息传输的效果。

Description

量子密钥分发装置及系统

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别涉及一种量子密钥分发装置及系统。

背景技术

近年来，随着量子通信技术不断发展，量子密钥分发(Quantum KeyDistribution)系统也越来越受人们重视。

在相关技术中，最常用的QKD协议是BB84协议。此外，该协议已被证明可以抵御最普通的攻击。此外，现有的QKD协议还包括三态协议(three-state protocal)和简化版BB84协议(Simplified BB84 Protocal)等。对于通常的QKD系统，可以采用时间相位编码的编码方式，例如两相位态一时间态的编码方式。其中，时间编码是基于时间基准，而相位编码是基于相位基准。在QKD系统的发射机中，编码是对两个时间上分离的脉冲分量组成的脉冲对进行编码调制，通过调制两个脉冲分量之间的相位差以及两个脉冲分量各自的强度，来完成相位编码和时间编码。对于两相位态一时间态的编码方式，发射机可以采用干涉仪产生两个时间上分离的脉冲分量。但是，若采用干涉仪技术，则由于干涉仪的稳定性容易受到环境的影响，例如温度影响、震动影响等等，导致发射机的稳定性差，需要引入反馈装置以稳定编码。

相关技术中，对于采用时间相位编码方式的发射机，由于引入反馈装置提高稳定性，导致发射机的构建成本增加，并且降低了信息传输的效果。

实用新型内容

本申请提供了一种量子密钥分发装置及系统，可用于解决相关技术中对于采用时间相位编码方式的发射机，由于因稳定性差引入反馈装置，导致发射机的构建成本增加，并且降低了信息传输的效果的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种量子密钥分发装置，所述装置包括：相位调制光源、脉冲产生光源、相位调制模块和环形器，所述相位调制模块至少包括一个相位调制器；

所述相位调制光源与所述相位调制模块的输入端连接，所述相位调制光源是输出用于固定相位差的激励脉冲的光源；

所述环形器的第一端口与所述相位调制模块的输出端连接，所述环形器的第二端口与所述脉冲产生光源连接，所述环形器的第三端口连接传输光纤。

可选地，所述相位调制器的输入端连接所述相位调制模块的输入端，用于接收所述相位调制光源输入所述相位调制模块的所述激励脉冲；

所述相位调制模块的输出端连接所述相位调制器的输出端。

可选地，所述相位调制模块还包括第一不等臂干涉仪；

所述第一不等臂干涉仪的输入端连接所述相位调制模块的输入端，用于接收所述相位调制光源输入所述相位调制模块的所述激励脉冲；

所述相位调制模块的输出端连接所述第一不等臂干涉仪的输出端；

所述相位调制器位于所述第一不等臂干涉的长臂或短臂中。

可选地，所述装置还包括强度调制器；

所述强度调制器的输入端与所述环形器的第三端口连接；

或者，

所述强度调制器的输入端与所述脉冲产生光源连接，所述强度调制器的输出端与所述环形器的第二端口连接。

第二方面，本申请实施例提供一种量子密钥分发系统，所述系统包括发射机和接收机，所述发射机包括如上述第一方面所述的装置。

可选地，所述接收机包括第一探测单元，所述第一探测单元包括干涉仪和探测器，所述探测器的数量小于或等于2；

所述干涉仪中一端的分束器与量子信号的传输线路连接，另一端的分束器与所述探测器连接；

所述第一探测单元用于探测基于相位基准的信号，和/或，用于探测基于时间基准的信号。

可选地，所述干涉仪为第二不等臂干涉仪；

所述接收机还包括主动强度调制器，所述主动强度调制器位于所述干涉仪的长臂中。

可选地，所述接收机还包括第二探测单元和基矢分束器，所述第二探测单元用于探测基于时间基准的信号；

所述第一探测单元和所述第二探测单元分别与所述基矢分束器的反射端和透射端连接；

所述第二探测单元中的探测器的数量小于或等于2。

可选地，所述接收机还包括第二探测单元和第一光开关，所述第二探测单元用于探测基于时间基准的信号；

所述第一探测单元和所述第二探测单元分别与所述第一光开关连接；

所述第二探测单元中的探测器的数量小于或等于2。

本申请提供的方案中，通过注入锁定的方式完成编码，而是由相位调制光源输出的激励脉冲来控制脉冲产生光源输出的脉冲的相位差。由于不再通过干涉仪产生两个时间上的脉冲分量来进行相位编码，因此无需考虑干涉仪的稳定性来引入反馈装置稳定编码，降低了构建成本，提高了装置的稳定性，从而改善了信息传输的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请一个实施例提供的量子密钥分发装置的示意图；

图2是本申请一个实施例提供的基于时间基准和相位基准的信号示意图；

图3是本申请一个实施例提供的调制激励脉冲以固定相位差的示例图；

图4A是本申请另一个实施例提供的量子密钥分发装置的示意图；

图4B是本申请另一个实施例提供的量子密钥分发装置的示意图；

图5是本申请一个实施例提供的包括强度调制器的量子密钥分发装置的示意图；

图6是本申请一个实施例提供的脉冲产生光源为激光器的量子密钥分发装置的示意图；

图7是本申请一个实施例提供的斩波装置的示意图；

图8是本申请一个实施例提供的强度调制器的示意图；

图9A是本申请一个实施例提供的量子密钥分发系统的示意图；

图9B是本申请一个实施例提供的量子密钥分发系统中接收机的示意图；

图9C是本申请另一个实施例提供的量子密钥分发系统中接收机的示意图；

图9D是本申请另一个实施例提供的量子密钥分发系统中接收机的示意图；

图9E是本申请另一个实施例提供的量子密钥分发系统中接收机的示意图；

图9F是本申请另一个实施例提供的量子密钥分发系统中接收机的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施例描述的系统架构以及应用场景是为了更加清楚地说明本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着系统架构的演变和新业务场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

请参考图1，其示出了本申请一个实施例的提供的量子密钥分发装置10。该量子密钥分发装置10为量子密钥分发系统中发射机中的装置。为便于描述，在本申请实施例中也将该量子密钥分发装置10称为发射机。但需要说明的是，本申请并不限定发射机仅包括该量子密钥分发装置10，发射机还可以包括其它装置，例如处理器和同步装置。该量子密钥分发装置10包括相位调制光源101、脉冲产生光源102、相位调制模块103和环形器104。相位调制光源101与相位调制模块103的输入端连接。环形器104的第一端口与相位调制模块103的输出端连接，环形器104的第二端口与脉冲产生光源102连接，环形器104的第三端口连接传输光纤。下面将对上述量子密钥分发装置10的工作原理和工作过程进行介绍。

在量子密钥分发系统中，在单个系统周期内，发射机发出的是脉冲对序列。一个脉冲对在单个系统周期内对应的时间位置即为时间仓。第一时间仓是指在前的时间位置。第二时间仓是指在后的时间位置。示例性地，如图2所示，在基于BB84协议下的量子密钥分发系统中，发射机发出的脉冲对序列包括4种状态的信号，分别是基于时间基准的|Φ>⁺和|Φ>^-，以及基于相位基准的|Ψ>⁺和|Ψ>^-。其中，基于时间基准的脉冲对201和脉冲对202分别代表0和1，即信号态信号。脉冲对201中的位于第一时间仓内的脉冲强度为零，而脉冲对202中的位于第二时间仓内的脉冲强度为零。基于相位基准的脉冲对203和脉冲对204中为于第一时间仓和第二时间仓内的脉冲强度均不为零，但是，脉冲对203中两脉冲之间的相位差为零，而脉冲对204中两脉冲之间的相位差为π，即相位态信号。而在基于三态协议或简化版BB84协议的量子密钥分发装置中，发射机发出的脉冲对序列包括3种状态的信号，分别是基于时间基准的|Φ>⁺和|Φ>^-，以及基于相位基准的|Ψ>⁺或|Ψ>^-，即两时间一相位；或者，分别是基于时间基准的|Φ>⁺或|Φ>^-，以及基于相位基准的|Ψ>⁺和|Ψ>^-，即两相位一时间。上述图1示出的量子密钥分发装置10可用于两相位一时间的量子密钥发射机。

在量子密钥分发装置10中，相位调制光源101是输出激励脉冲的光源。脉冲产生光源102是输出用于编码的脉冲对序列的光源。脉冲产生光源102输出的脉冲对序列经过编码后，即为发射机输出的上述脉冲对序列。激励脉冲是用于在脉冲产生光源102输出的脉冲对中固定两个脉冲之间的相位差的光脉冲。在装置运作时，可以调节相位调制光源101和脉冲产生光源102的相对延时，使得相位调制光源101输出的激励脉冲覆盖脉冲产生光源102输出的脉冲对中的脉冲。当激励脉冲注入脉冲产生光源102后，脉冲产生光源102被激励后输出的脉冲对中脉冲的相位与对应的激励脉冲的相位一致，从而通过激励脉冲来完成对脉冲产生光源102输出的脉冲对的相位编码。脉冲产生光源102被激励后输出的脉冲对通过环形器104的第二端口，由环形器104的第三端口输出。

上述量子密钥分发装置10是可用于两相位一时间的编码方式的发射机，因此，发射机发出的脉冲对序列中脉冲对的相位差是零或π。当相位差为零时，脉冲对对应的激励脉冲之间的相位差也为零；当相位差为π时，脉冲对对应的激励脉冲之间的相位差也为π。由于激励脉冲之间的相位差不是单一的零或π，因此需要由相位调制模块103调制激励脉冲的相位。相位调制模块103至少包括一个相位调制器，并通过该相位调制器调制激励脉冲的相位。相位调制光源101将激励脉冲以脉冲序列的形式输出。在相位调制光源101输出的脉冲序列中，相邻的激励脉冲之间的相位差随机。相位调制光源101输出的脉冲序列传输至相位调制模块103后，相位调制模块103调制激励脉冲的相位。在调制后的脉冲序列中，任一激励脉冲与相邻的两个激励脉冲之间的相位差分别为随机相位差和固定相位差。其中，固定相位差为零或π。完成调制后，相位调制模块103输出调制后的激励脉冲至环形器104的第一端口，再由环形器104的第二端口注入脉冲产生光源102。

示例性地，如图3所示，在相位调制光源101输出的脉冲序列301中，任一脉冲即激励脉冲与相邻的两个脉冲之间的相位差随机。在经过相位调制模块103的调制之后，脉冲序列301中的任一激励脉冲与相邻两个脉冲之间的相位差分别随机相位差和固定相位差。固定相位差为零或π。当经过调制的脉冲序列301注入脉冲产生光源102后，脉冲产生光源102被激励输出脉冲对序列302。脉冲对序列302中各脉冲的相位与对应的激励脉冲的相位一致。需要说明的是，图3示例中的各个脉冲或脉冲对序列仅画出了序列中的部分脉冲或脉冲对，不对脉冲或脉冲对序列中的具体脉冲数量或脉冲对数量造成限定。

当激励脉冲注入脉冲产生光源102后，脉冲产生光源102被激励后输出的脉冲对中脉冲的相位与对应的激励脉冲的相位一致，从而通过激励脉冲来完成对脉冲产生光源102输出的脉冲对的相位编码。

在一种可能的实施方式中，如图4A所示，相位调制模块103包括一个相位调制器1031。相位调制器1031的输入端连接相位调制模块103的输入端，相位调制器1031的输入端接收相位调制光源101输入相位调制模块103的激励脉冲。相位调制器1031的输出端连接相位调制模块103的输出端。输入相位调制模块103的内容即为输入相位调制器1031的内容，而相位调制器1031输出的内容即为相位调制模块103输出的内容。相位调制器1031直接对脉冲序列301中的激励脉冲的相位进行调制，使得任一激励脉冲与相邻两个脉冲之间的相位差分别随机相位差和固定相位差。

在另一种可能的实施方式中，如图4B所示，相位调制模块103包括一个相位调制器1031和第一不等臂干涉仪1032。第一不等臂干涉仪1032的输入端连接相位调制模块103的输入端，接收相位调制光源101输入相位调制模块103的激励脉冲。相位调制模块103的输出端连接第一不等臂干涉仪1032的输出端。输入相位调制模块103的内容即为输入第一不等臂干涉仪1032的内容，而第一不等臂干涉仪1032干涉后输出的内容即为相位调制模块103输出的内容。相位调制器1031位于第一不等臂干涉仪1032的长臂上。输入相位调制模块103的脉冲序列中的激励脉冲，经过第一不等臂干涉仪1032中输入端的分束器分束后，在第一不等臂干涉仪1032的长臂和短臂中分别形成两个激励脉冲。长臂和短臂中的两个激励脉冲与分束前的激励脉冲相位一致。长臂上的相位调制器1031调制长臂中的激励脉冲的相位，使得上述两个激励脉冲的相位差为零或π。长臂中经过调制的激励脉冲和短臂中未调制的激励脉冲通过第一不等臂干涉仪1032的另一分束器合束。由于第一不等臂干涉仪1032的长臂和短臂的光程不同，所以上述两个激励脉冲合束后形成了一脉冲对。该脉冲对中的两个脉冲分别为经过调制的激励脉冲和未调制的激励脉冲，而两个脉冲之间的相位差为上述相位调制器1031调制的相位差。对于相位调制光源101输出的任一激励脉冲，经过第一不等臂干涉仪1032的干涉和相位调制器1031的相位调制后，都形成一相位差为零或π的脉冲对。又由于相位调制光源101输出的脉冲序列中相邻激励脉冲之间的相位差随机，因此，第一不等臂干涉仪1032输出的各个脉冲对之间的相位差也随机。最终，在经过相位调制模块103调制后的脉冲序列中，任一激励脉冲与相邻的两个激励脉冲之间的相位差分别为随机相位差和固定相位差。

需要说明的是，脉冲产生光源102被激励输出的脉冲对中的两个脉冲之间的相位差为零或π。相位差为零，还是为π是由相位调制模块103的调制结果决定的，而相位调制模块随机地调制的固定相位差是零或π，例如根据量子随机数来调制。

在一种可能的实施方式中，对于量子密钥分发装置10所需的基于时间基准的信号，可以通过控制脉冲产生光源102来实现，也可以通过强度调制器来实现。对于强度调制器的实现方案，请参考图5，其示出了增加强度调制器105后的量子密钥分发装置10的两种实现方式。强度调制器105的输入端与环形器104的第三端口连接，而强度调制器105的输出端与发射机的传输光纤连接；或者，强度调制器105的输入端与脉冲产生光源102连接，而强度调制器105的输出端与环形器104的第二端口连接。对于上述通过强度调制器105实现基于时间基准的信号调制的方案，无论是两种实现方式中的第一种还是第二种，都是由强度调制器105调制脉冲产生光源102输出的脉冲对的强度，将脉冲对中位于第一时间仓的脉冲的强度压制为零；或者，将脉冲对中位于第二时间仓的脉冲的强度压制为零。

可选地，上述脉冲强度调制器105用于调制诱骗态信号和真空态信号。强度调制器105压制脉冲对中第一时间仓和第二时间仓内的脉冲强度，得到诱骗态信号和真空态信号。

在另一种可能的实施方式中，当量子密钥分发装置10通过控制脉冲产生光源102来实现基于时间基准的信号调制时，脉冲产生光源102可以是单独的激光器。当脉冲产生光源102是单独的激光器时，如图6所示，脉冲产生光源102可以是内调制激光器或电吸收激光器。若脉冲产生光源102是内调制激光器或电吸收激光器，则由于内调制激光器和电吸收激光器可以调节自身输出的脉冲强度，因此量子密钥分发装置10可以控制脉冲产生光源102来实现基于时间基准的信号调制。其中，电吸收激光器是通过吸收激光器所发出的光的方式来调制光的强度。但是，电吸收激光器无法将光的强度压制到零，因此，电吸收激光器不能直接将第一时间仓或第二时间仓内的脉冲强度调制为零。对于脉冲产生光源102，其驱动信号为连续的脉冲电信号。由于电吸收激光器不能调制出强度为零的信号，因此将驱动信号这一连续的脉冲电信号中的部分脉冲强度降为零。相应地，当输入强度为零的驱动信号是，激光器输出强度为零的光脉冲即时间态信号所需的强度的光脉冲。

可选地，当脉冲产生光源102为电吸收激光器时，量子密钥分发装置10可以设置强度调制器105。当从激光器1012为电吸收激光器，且设置强度调制器102时，由于电吸收激光器无法将第一时间仓或第二时间仓内的脉冲强度完全调制为零，因此设置强度调制器105将光脉冲压低至零，从而完成信号态信号的调制。

在又一种可能的实施方式中，当量子密钥分发装置10通过控制脉冲产生光源102来实现基于时间基准的信号调制时，脉冲产生光源102可以通过斩波的方式实现。如图7所示，其示出了采用斩波方案的脉冲产生光源102的内部示意图。脉冲产生光源102包括内部强度调制器1021、内部相位调制器1022和内置激光器1023，内置激光器1023与内部强度调制器1021连接，内部强度调制器1021与内部相位调制器1022连接。内置激光器1023输出一个连续光701。当需要调制基于相位基准的信号时，连续光701经过内部强度调制器1021的调制，形成脉冲对702。上述脉冲对702中脉冲之间的相位固定。因此，通过内部相位调制器1022对脉冲对702之间的相位进行调制，使得脉冲对702的相位差随机。当需要调制基于时间基准的信号时，连续光701经过内部强度调制器1021的调制，形成脉冲对703或脉冲对704，即将脉冲对702中一个脉冲的强度压制为零。在斩波的方式中，通过内部强度调制器和内部相位调制器不同的调制方法，可以调制出不同的脉冲序列。因此，相位调制光源也可以通过斩波的形式实现。

可选地，上述强度调制器105和内部强度调制器1021均通过光开关(OpticalSwitch，OSW)和衰减器组合的方式实现。如图8所示，强度调制器包括输入OSW 801、输出OSW802和多个衰减器803。由于无论是强度调制器105，还是内部强度调制器1021，都是压制输入光的强度，因此可以通过衰减器实现光的强度调制。根据所要调制的不同强度，通过输入OSW 801和输出OSW 802，选择不同的衰减器803。

可选地，量子密钥分发装置10还包括光衰减器。该光衰减器用于将量子密钥分发装置10输出的脉冲信号的光强衰减至单光子强度。该光衰减器的输入端与环形器104的第三端口连接，而输出端与传输光纤连接。可选地，若量子密钥分发装置10包括强度调制器105，则可以由强度调制器105将输出的脉冲信号的光强衰减至单光子强度。

在本申请实施例提供的装置中，通过注入锁定的方式完成编码，由相位调制光源输出的激励脉冲来控制脉冲产生光源输出的脉冲的相位差。由于不再通过干涉仪产生两个时间上的脉冲分量来进行相位编码，因此无需考虑干涉仪的稳定性来引入反馈装置来稳定编码，降低了构建成本，提高了装置的稳定性，从而改善了信息传输的效果。

参考图9A，其示出了本申请一个实施例的提供的量子密钥分发系统90。该量子密钥分发系统90包括发射机91和接收机92。发射机91包括如上述装置实施例所示的量子密钥分发装置10。

在一种可能的实施方式中，接收机包括第一探测单元。如图9B所示，第一探测单元921包括干涉仪9210和探测器9211。干涉仪9210中一端的分束器与量子信号的传输线路即传输光纤连接，另一端的分束器与探测器9211连接。第一探测单元921用于探测基于相位基准的信号，和/或，用于探测基于时间基准的信号。

第一探测单元921中可以包括一个探测器9211，也可以设置两个探测器9211。当第一探测单元921中的探测器9211数量为2时，两个探测器9211分别于干涉仪9210的反射端和透射端连接。

可选地，上述干涉仪9210为第二不等臂干涉仪，接收机92还包括主动强度调制器。该主动强度调制器位于上述第二不等臂干涉仪的长臂上。接收机92接收的脉冲信号经过干涉仪9210的第一个分束器，在干涉仪9210的长臂和短臂中各产生一个脉冲。当第一探测单元921探测基于时间基准的信号时，主动强度调制器将干涉仪9210长臂上的脉冲的强度压制为0，避免发生干涉。当第一探测单元921探测基于相位基准的信号时，主动强度调制器不压制干涉仪9210长臂上的脉冲的强度，从而发生干涉。

在另一种可能的实施方式中，接收机包括第一探测单元、第二探测单元和基矢分束器。第一探测单元和第二探测单元分别与第三分束器的反射端和透射端连接。其中，第一探测单元的构造以及能实现的功能与上述接收机包括第一探测单元的实施方式中的一致，在此不再进行赘述。第二探测单元用于探测基于时间基准的信号。基矢分束器的入射端与量子信号的传输线路连接。第一探测单元和第二探测单元通过基矢分束器连接。第一探测单元中的干涉仪一端的分束器与基矢分束器连接，另一端的分束器与探测器连接。

可选地，如图9C所示，第二探测单元922包括一个探测器9220。该探测器9220与基矢分束器923的反射端连接。

可选地，如图9D所示，第二探测单元922包括两个探测器9220和第四分束器9221。第四分束器9221与基矢分束器922的反射端连接。两个探测器9220分别与第四分束器9221的反射端和透射端连接。

可选地，当接收机包括第一探测单元和第二探测单元时，第一探测单元和第二探测单元通过第一光开关连接，即第一光开关代替上述基矢分束器。第一光开关的输入端与量子信号的传输线路连接，而两个输出端分别与第一探测单元和第二探测单元连接。接收机可以通过第一光开关主动地选择相位基准和时间基准进行测量。

在又一种可能的实施方式中，如图9E所示，接收机包括干涉仪9210、基矢分束器923、第四分束器9221、第二光开关924和探测器925。干涉仪9210中输入端的分束器与基矢分束器923连接，而干涉仪9210中另一端即输出端的分束器的反射端与透射端分别与第二光开关924的两个输入端连接。基矢分束器923的入射端与量子信号的传输线路连接。第四分束器9221与基矢分束器923的反射端连接，且第四分束器9221的反射端和透射端分别与第二光开关924的另两个输入端连接。第二光开关924的输出端与探测器925连接。当使用接收机92时，技术人员可以通过光开关来选择所要探测的线路，仅使用一个探测器即可，降低了生产成本和使用开销。

在又一种可能的实施方式中，如图9F所示，接收机包括连续干涉仪926和探测器925。连续干涉仪926输入端的分束器9261与量子信号的传输线路即传输光纤连接，而连续干涉仪926输出端的分束器9262与探测器925连接。连续干涉仪926中的两个干涉仪公用同一个分束器。第一个干涉仪输出的分束器与第二个干涉仪输入的分束器为同一分束器9263。接收机接收的光脉冲经过连续干涉仪的干涉处理后，由探测器925进行探测。

在本申请实施例提供的系统中，通过注入锁定的方式完成编码，由相位调制光源输出的激励脉冲来控制脉冲产生光源输出的脉冲的相位差。由于不再通过干涉仪产生两个时间上的脉冲分量来进行相位编码，因此无需考虑干涉仪的稳定性来引入反馈装置来稳定编码，降低了构建成本，提高了装置的稳定性，从而改善了信息传输的效果。

此外，本申请实施例还提供了与上述密钥分发装置对应的各种接收机，能够满足各种探测需求。

本领域技术人员能够认识到，本实施例提供的技术方案可以用于时间和/或相位编码方案中，尤其适用于同时需要进行时间和相位编码的方案(诸如时间相位编码的方案)，其包括但不限于基于诱骗态BB84协议、RFIQKD协议、三态协议、变种三态协议(Thevariant of three-state protocal)和简化版BB84协议等。此外，本申请中的各个分束器可以是分光棱镜(Beam splitter)，也可以是偏振分光棱镜(polarization beamsplitter，PBS)。

此外，在上述实施例提供的附图中，脉冲的波形图为示意图，仅用于说明实施例，不对本申请中各个光源、激光器、强度调制器等其它光学器件输出的脉冲的波形造成限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种量子密钥分发装置，其特征在于，所述装置包括：相位调制光源、脉冲产生光源、相位调制模块和环形器，所述相位调制模块至少包括一个相位调制器；

所述相位调制光源与所述相位调制模块的输入端连接，所述相位调制光源是输出用于固定相位差的激励脉冲的光源；

所述环形器的第一端口与所述相位调制模块的输出端连接，所述环形器的第二端口与所述脉冲产生光源连接，所述环形器的第三端口连接传输光纤。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相位调制器的输入端连接所述相位调制模块的输入端，用于接收所述相位调制光源输入所述相位调制模块的所述激励脉冲；

所述相位调制模块的输出端连接所述相位调制器的输出端。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相位调制模块还包括第一不等臂干涉仪；

所述第一不等臂干涉仪的输入端连接所述相位调制模块的输入端，用于接收所述相位调制光源输入所述相位调制模块的所述激励脉冲；

所述相位调制模块的输出端连接所述第一不等臂干涉仪的输出端；

所述相位调制器位于所述第一不等臂干涉的长臂或短臂中。

4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括强度调制器；

所述强度调制器的输入端与所述环形器的第三端口连接；

或者，

所述强度调制器的输入端与所述脉冲产生光源连接，所述强度调制器的输出端与所述环形器的第二端口连接。

5.一种量子密钥分发系统，其特征在于，所述系统包括发射机和接收机，所述发射机包括权利要求1至4任一项所述的装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述接收机包括第一探测单元，所述第一探测单元包括干涉仪和探测器，所述探测器的数量小于或等于2；

所述干涉仪中一端的分束器与量子信号的传输光纤连接，另一端的分束器与所述探测器连接；

所述第一探测单元用于探测基于相位基准的信号，和/或，用于探测基于时间基准的信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述干涉仪为第二不等臂干涉仪；

所述接收机还包括主动强度调制器，所述主动强度调制器位于所述干涉仪的长臂中。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收机还包括第二探测单元和基矢分束器，所述第二探测单元用于探测基于时间基准的信号；

所述第一探测单元和所述第二探测单元分别与所述基矢分束器的反射端和透射端连接；

所述第二探测单元中的探测器的数量小于或等于2。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收机还包括第二探测单元和第一光开关，所述第二探测单元用于探测基于时间基准的信号；

所述第一探测单元和所述第二探测单元分别与所述第一光开关连接；

所述第二探测单元中的探测器的数量小于或等于2。

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