JP6833883B2 - 量子通信システムのための送信機、量子通信システム、及び強度変調された光子パルスを生成する方法 - Google Patents
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Description
光子源を備える光子源ユニットと、
前記光子源ユニットから入力光パルスを受信するように構成された第1の強度変調器と
を備え、
前記第1の強度変調器は、
前記入力光パルスを2つの成分に分割するように構成された第1の要素と、
前記2つの成分間に位相シフトを適用するように構成された位相変調器と、
前記2つの成分を干渉させるように構成された第2の要素と
を備え、前記第1の要素及び前記第2の要素のうちの少なくとも1つは非対称(asymmetric)である、送信機が提供される。
光子源を備える光子源ユニットにおいて、光パルスを生成することと、
第1の強度変調器において、光子源ユニットから入力光パルスを受信することと、
第1の強度変調器内の第1の要素において、入力光パルスを2つの成分に分割することと、
第1の強度変調器内の位相変調器において、2つの成分間に位相シフトを適用することと、
第1の強度変調器内の第2の要素において、2つの成分を干渉させることと、
を備え、第1の要素及び第2の要素のうちの少なくとも1つが非対称である、方法が提供される。
I1=0.5(信号)、I2=0.125(デコイ)、及び任意選択で、I3<10-4(真空)
これらの状態の準備は、6dB(すなわち、1/4)消光比をもつ強度変調器を使用する。
ER=(max−min)/(max+min)
と定義され、ここで、maxは、1つのポートを通る最大強度出力であり、minは、そのポートを通る最小強度出力である。このケースでは、maxはcosθ=1の場合に得られ、minはcosθ=−1の場合に得られ、したがって、ER=2rtである。
ER=2r2t2/(r4+t4)
である。
ER=2r2t2/(r4+t4)
である。
Claims (18)
- 量子通信システムのための送信機であって、
光子源を備える光子源ユニットと、
前記光子源ユニットから入力光パルスを受信し、2つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力するように構成された第1の強度変調器と
を備え、
前記第1の強度変調器は、
前記入力光パルスを2つの成分に分割するように構成された第1の要素と、
前記2つの成分間に位相シフトを適用するように構成された位相変調器と、
前記2つの成分を干渉させるように構成された第2の要素と
を備え、前記第1の要素及び前記第2の要素のうちの少なくとも1つは分割比に関して非対称であり、
前記送信機は、デコイ状態量子通信を実施するように構成され、
前記光子源ユニットは、第1の強度と第2の強度とを有する光パルスを放射するように構成され、前記第2の強度が前記第1の強度よりも低く、前記位相変調器は、弱め合う干渉又は強め合う干渉のうちの一方に対応する第1の設定と、弱め合う干渉又は強め合う干渉のうちの他方に対応する第2の設定とを備え、前記第1の強度変調器は、前記位相変調器の前記第1の設定と前記第2の設定とからの選択、及び前記光子源ユニットの前記第1の強度と前記第2の強度とからの選択に依存して、3つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力する、送信機。 - 前記第2の強度は真空状態に対応する、請求項1に記載の送信機。
- 前記光子源ユニットはパルスレーザを備え、前記第1の強度は発振閾値より上の駆動電流が前記パルスレーザに印加された状態である前記パルスレーザの「オン」状態に対応し、前記第2の強度は前記発振閾値より下の駆動電流が前記パルスレーザに印加された状態である前記パルスレーザの「オフ」状態に対応する、請求項1または2に記載の送信機。
- 前記光子源ユニットは、レーザと、前記レーザで生成される光パルスの各々から前記第1の強度または前記第2の強度のいずれかを有する光パルスを生成する第2の強度変調器とを備える、請求項1または2に記載の送信機。
- 前記第1の強度変調器は0.99以下の消光比を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の送信機。
- 前記第1の強度変調器は可変の消光比を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の送信機。
- 前記第1の要素又は前記第2の要素が非対称ビームスプリッタを備える、請求項1から6のいずれか1項に記載の送信機。
- 前記第1の要素又は前記第2の要素が調整可能比スプリッタを備える、請求項1から7のいずれか1項に記載の送信機。
- 前記調整可能比スプリッタは第1の対称ビームスプリッタと第2の対称ビームスプリッタとを備え、前記第1の対称ビームスプリッタの一方の出力が、第1のアームを形成する前記第2の対称ビームスプリッタの一方の入力に結合され、前記第1の対称ビームスプリッタの他方の出力が、第2のアームを形成する前記第2の対称ビームスプリッタの他方の入力に結合され、前記第1のアーム及び前記第2のアームのうちの少なくとも1つが、前記調整可能比スプリッタの分割比を調整するように構成された位相変調器を備える、請求項8に記載の送信機。
- 量子通信システムのための送信機であって、
光子源を備える光子源ユニットと、
前記光子源ユニットから入力光パルスを受信し、2つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力するように構成された第1の強度変調器と
を備え、
前記第1の強度変調器は、
前記入力光パルスを2つの成分に分割するように構成された第1の要素と、
前記2つの成分間に位相シフトを適用するように構成された位相変調器と、
前記2つの成分を干渉させるように構成された第2の要素と
を備え、前記第1の要素及び前記第2の要素のうちの少なくとも1つは分割比に関して非対称であり、
前記第1の要素は、偏光コントローラと、前記入力光パルスを前記2つの成分に分割するように構成された偏光ビームスプリッタとを備え、前記2つの成分が異なる偏光を有する、送信機。 - 前記第2の要素は前記偏光ビームスプリッタを備える、請求項10に記載の送信機。
- 量子通信システムのための送信機であって、
光子源を備える光子源ユニットと、
前記光子源ユニットから入力光パルスを受信し、2つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力するように構成された第1の強度変調器と
を備え、
前記第1の強度変調器は、
前記入力光パルスを2つの成分に分割するように構成された第1の要素と、
前記2つの成分間に位相シフトを適用するように構成された位相変調器と、
前記2つの成分を干渉させるように構成された第2の要素と
を備え、前記第1の要素及び前記第2の要素のうちの少なくとも1つは分割比に関して非対称であり、
前記第1の要素は、第1の偏光コントローラと、前記入力光パルスを前記2つの成分に分割するように構成された、偏光維持ファイバとシングルモードファイバとの間のインターフェースとを備え、前記2つの成分が異なる偏光を有する、送信機。 - 前記第2の要素は、前記インターフェースと、第2の偏光コントローラと、偏光ビームスプリッタとを備える、請求項12に記載の送信機。
- 前記第1の要素の少なくとも一部が前記第2の要素の少なくとも一部も形成する、請求項1から13のいずれか1項に記載の送信機。
- 前記送信機の構成要素がフォトニックチップ上に集積される、請求項1から14のいずれか1項に記載の送信機。
- 請求項1から15のいずれか1項に記載の送信機を備え、受信機をさらに備える量子通信システム。
- 第2の送信機をさらに備える、請求項16に記載の量子通信システム。
- 強度変調された光子パルスを生成する方法であって、
光子源を備える光子源ユニットにおいて、光パルスを生成することと、
第1の強度変調器において、前記光子源ユニットから入力光パルスを受信し、2つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力することと、
を備え、
前記2つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力することは、
前記第1の強度変調器内の第1の要素において、前記入力光パルスを2つの成分に分割することと、
前記第1の強度変調器内の位相変調器において、前記2つの成分間に位相シフトを適用することと、
前記第1の強度変調器内の第2の要素において、前記2つの成分を干渉させることと
を備え、
前記第1の要素及び前記第2の要素のうちの少なくとも1つは分割比に関して非対称であり、
前記光パルスを生成することは、前記光子源ユニットにおいて、第1の強度と第2の強度とを有する光パルスを生成することを備え、前記第2の強度が前記第1の強度よりも低く、
前記2つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力することは、弱め合う干渉又は強め合う干渉のうちの一方に対応する前記位相変調器の第1の設定と、弱め合う干渉又は強め合う干渉のうちの他方に対応する前記位相変調器の第2の設定とからの選択、及び前記光子源ユニットの前記第1の強度と前記第2の強度とからの選択に依存して、3つ以上の異なる強度を有する光パルスを出力することを備える、方法。
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