本實(shí)用新型涉及量子通信領(lǐng)域，尤其涉及一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

保密通信是在發(fā)送端對(duì)所傳輸信息源的碼流進(jìn)行加密，在接收方進(jìn)行解密認(rèn)證，以防止信息被干擾或竊聽的通信系統(tǒng)，可以保證通信雙方所傳輸信息的安全性和完整性。目前保密通信普遍采用了RSA公鑰體制，這種公鑰體制的安全性是由算法的復(fù)雜性和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的有限性來(lái)保證的，但是現(xiàn)代不斷提高的數(shù)學(xué)計(jì)算能力以及快速發(fā)展量子計(jì)算機(jī)一直威脅著現(xiàn)有的RSA公鑰體制的安全性。量子密鑰分發(fā)(QKD)作為一種可靠的密鑰分發(fā)體制，其安全性是由量子力學(xué)中的海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理及不可克隆定理等量子特性來(lái)保證，結(jié)合一次一密的加密方法，就能夠保證通信的絕對(duì)安全。

量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)是基于一定的光學(xué)結(jié)構(gòu)，并按照一定的協(xié)議工作的通信系統(tǒng)，其中協(xié)議是QKD系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其它的光學(xué)結(jié)構(gòu)、電子學(xué)設(shè)計(jì)都是為實(shí)現(xiàn)協(xié)議而服務(wù)。自1984年提出第一個(gè)協(xié)議以來(lái)，尋找一種簡(jiǎn)單、高效的密鑰分發(fā)協(xié)議一直是QKD重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，已提出了BB84協(xié)議、B92協(xié)議、E91協(xié)議、差分相位協(xié)議等多種QKD協(xié)議。但這些協(xié)議都需要在發(fā)送方Alice和接收方Bob之間共享參考系，例如在偏振編碼QKD系統(tǒng)中，Alice發(fā)送一偏振態(tài)光子后，Bob需要接收到相同偏振態(tài)的光子，在相位編碼QKD系統(tǒng)中，Alice發(fā)送一含有相位信息光子后，Bob需要接收到相同相位信息的光子。但是由于發(fā)射、接收裝置以及量子通道的不穩(wěn)定性，光子在傳輸過(guò)程中，偏振、相位的改變不可避免，因此這些協(xié)議需要有反饋裝置來(lái)跟隨這種量子態(tài)的變化，使到達(dá)Bob光子的偏振、相位與Alice發(fā)送的一致，即Alice和Bob參考系一致。量子態(tài)的反饋需要相位調(diào)制器、偏振控制器等器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要比較龐大的一套系統(tǒng)，控制系統(tǒng)復(fù)雜且難以小型化。

由上可知，目前QKD系統(tǒng)的Alice通常由激光器和量子態(tài)編碼器等器件組成，難以做到集成化、小型化，限制了其應(yīng)用；特別是量子態(tài)編碼器，為實(shí)現(xiàn)量子態(tài)編碼，通常設(shè)置有相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器等器件，相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器正常工作時(shí)需要有高速電信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而且要求驅(qū)動(dòng)電信號(hào)幅度要達(dá)到它的半波電壓，在高速電子學(xué)領(lǐng)域，速度越高、幅度越大，電脈沖產(chǎn)生越困難，因此產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的高速驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)對(duì)電子學(xué)提出了很高的要求，而且相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器受溫度變化非常敏感，需要額外的反饋控制系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)償器件自身的溫漂，增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。并且在相位編碼的QKD系統(tǒng)中，Alice和Bob都采用了不等臂干涉儀，為實(shí)現(xiàn)良好的干涉，Alice的不等臂干涉儀的臂長(zhǎng)差與Bob的不等臂干涉儀的臂長(zhǎng)差要求完全一致，但在實(shí)際制作過(guò)程中，臂長(zhǎng)差完全一致的不等臂干涉儀很難實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中存在的臂長(zhǎng)差不一致會(huì)造成QKD成碼率、測(cè)量距離等性能下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，采用光注入半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生具有編碼信息的量子態(tài)，代替了傳統(tǒng)的光源和量子態(tài)編碼模塊的方案。

為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案：

一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，包括量子密鑰編碼端、量子密鑰解碼端，以及連接兩者的量子密鑰分發(fā)通道，量子密鑰編碼端設(shè)置有光注入式激光器，光注入式激光器包括第一激光器驅(qū)動(dòng)器、脈沖產(chǎn)生激光器、第二激光器驅(qū)動(dòng)器、相位制備激光器和第一三端口環(huán)形器；第一激光器驅(qū)動(dòng)器控制脈沖產(chǎn)生激光器，第二激光器驅(qū)動(dòng)器控制相位制備激光器，相位制備激光器、脈沖產(chǎn)生激光器和可調(diào)光衰減器依次分別接在第一三端口環(huán)形器的第一至第三端口上，可調(diào)光衰減器連接量子密鑰分發(fā)通道；其中，第二激光器驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生相位調(diào)制驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)，該相位調(diào)制驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)加載于相位制備激光器上，相位制備激光器產(chǎn)生相位調(diào)制光脈沖，相位調(diào)制光脈沖從第一三端口環(huán)形器的第一端口輸入，從第一三端口環(huán)形器的第二端口輸出，注入到脈沖產(chǎn)生激光器中，第一激光器驅(qū)動(dòng)器控制脈沖產(chǎn)生激光器在相位調(diào)制光脈沖注入時(shí)產(chǎn)生具有編碼信息的脈沖信號(hào)光，該脈沖信號(hào)光從第一三端口環(huán)形器的第二端口輸入，從第一三端口環(huán)形器的第三端口輸出至量子密鑰分發(fā)通道；量子密鑰解碼端設(shè)置有第一分束器、非平衡干涉儀和若干個(gè)單光子探測(cè)器；第一分束器的輸入端連接量子密鑰分發(fā)通道，第一分束器的一個(gè)輸出端連接單光子探測(cè)器，第一分束器的另一個(gè)輸出端連接非平衡干涉儀，非平衡干涉儀的輸出端連接單光子探測(cè)器。

作為優(yōu)選，量子密鑰編碼端設(shè)置有可調(diào)光衰減器，脈沖信號(hào)光輸入到可調(diào)光衰減器中，可調(diào)光衰減器將光信號(hào)衰減到單光子級(jí)別輸入到量子密鑰分發(fā)通道中。

作為優(yōu)選，所述非平衡干涉儀為帶偏振自動(dòng)補(bǔ)償功能的邁克爾遜干涉儀，非平衡干涉儀內(nèi)設(shè)置有第二三端口環(huán)形器、第二分束器、第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡和相位調(diào)制器；在非平衡干涉儀內(nèi)，脈沖信號(hào)光經(jīng)過(guò)第二三端口環(huán)形器后到達(dá)第二分束器的端口a，分別從第二分束器的端口c、端口d分成兩路輸出，第二分束器的端口c連接干涉儀的短臂，經(jīng)過(guò)第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡反射后又到達(dá)第二分束器，第二分束器的端口d連接干涉儀的長(zhǎng)臂，經(jīng)過(guò)第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡反射后又到達(dá)第二分束器；其中，在干涉儀的長(zhǎng)臂上設(shè)有相位調(diào)制器，第二分束器的輸出端口b連接單光子探測(cè)器。

作為優(yōu)選，第一分束器的一個(gè)輸出端連接一個(gè)單光子探測(cè)器，第二三端口環(huán)形器的第三端口連接另一個(gè)單光子探測(cè)器，第二分束器的輸出端口b連接再一個(gè)單光子探測(cè)器。

進(jìn)一步優(yōu)選，量子密鑰解碼端還設(shè)有第三分束器，第一分束器的一個(gè)輸出端連接一個(gè)單光子探測(cè)器，第二分束器的輸出端口b與第三分束器的一個(gè)輸入端口相連，第二三端口環(huán)形器的第三端口通過(guò)光纖延時(shí)線與第三分束器的另一個(gè)輸入端口相連，第三分束器的輸出端口與另一個(gè)單光子探測(cè)器相連。從光脈沖到達(dá)單光子探測(cè)器的時(shí)刻來(lái)區(qū)分探測(cè)結(jié)果，將相位解碼測(cè)量的兩個(gè)單光子探測(cè)器用一個(gè)單光子探測(cè)器代替，降低成本。

進(jìn)一步優(yōu)選，量子密鑰解碼端還設(shè)有第三分束器和第四分束器，第一分束器的一個(gè)輸出端口通過(guò)第二光纖延時(shí)線與第四分束器的一個(gè)輸入端口相連，第二分束器的輸出端口b與第三分束器的一個(gè)輸入端口相連，第二三端口環(huán)形器的第三端口通過(guò)第一光纖延時(shí)線與第三分束器的另一個(gè)輸入端口相連，第三分束器的輸出端口與第四分束器的另一個(gè)輸入端口相連，第四分束器的輸出端口與一個(gè)單光子探測(cè)器相連。所有單光子探測(cè)器用同一個(gè)單光子探測(cè)器代替，這樣將進(jìn)一步降低成本。

作為優(yōu)選，所述非平衡干涉儀為不等臂MZ干涉儀(馬赫-曾德爾干涉儀)，不等臂MZ干涉儀內(nèi)設(shè)置有第二分束器、第三分束器，以及連接第二分束器與第三分束器的短臂、長(zhǎng)臂，干涉儀的長(zhǎng)臂上設(shè)置有相位調(diào)制器；在非平衡干涉儀內(nèi)，脈沖信號(hào)光到達(dá)第二分束器的端口a，分別從第二分束器的端口b、端口c分成兩路輸出，第二分束器的端口b連接干涉儀的短臂，到達(dá)第三分束器的輸入端口e；第二分束器的端口c連接干涉儀的長(zhǎng)臂，經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器到達(dá)第三分束器的輸入端口f，第三分束器的輸出端口g連接一個(gè)單光子探測(cè)器，第三分束器的輸出端口h連接另一個(gè)單光子探測(cè)器。

本實(shí)用新型由于采用了以上的技術(shù)方案，光子的時(shí)間及相位差信息由量子密鑰編碼端內(nèi)的光注入半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生，量子密鑰編碼端內(nèi)的第一激光器驅(qū)動(dòng)器、第二激光器驅(qū)動(dòng)器、脈沖產(chǎn)生激光器，相位制備激光器、第一三端口環(huán)形器組成光注入式半導(dǎo)體激光器，第二激光器驅(qū)動(dòng)器控制相位制備激光器將預(yù)調(diào)Δφ相位的長(zhǎng)脈沖光注入脈沖產(chǎn)生激光器，可使第一激光器驅(qū)動(dòng)器控制的脈沖產(chǎn)生激光器產(chǎn)生一對(duì)相位差為Δφ的短脈沖光，從而產(chǎn)生具有時(shí)間、相位編碼信息的脈沖序列。本實(shí)用新型采用光注入半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生具有編碼信息的量子態(tài)，代替了傳統(tǒng)的光源和量子態(tài)編碼模塊的方案。

這樣，本實(shí)用新型具有下述有益效果：

1、提高成碼率。相位編碼所用的半波電壓降低到1V以內(nèi)，半波電壓的降低可以降低電子學(xué)上高速電脈沖信號(hào)的產(chǎn)生的難度，有利于產(chǎn)生更高速度的電脈沖信號(hào)，提高了成碼率。

2、增加穩(wěn)定性。相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器通常由LiNbO₃晶體制作而成，這些器件的性能受環(huán)境溫度影響，因此當(dāng)不采用這些器件后，系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性會(huì)得到提高。

3、易于小型化。光注入半導(dǎo)體激光器由兩個(gè)半導(dǎo)體激光器和一個(gè)環(huán)形器組成，有利于產(chǎn)品集成化、小型化。為了讓相位調(diào)制器、強(qiáng)度調(diào)制器在不同溫度下可以正常工作，通常需要反饋裝置，在不采用這些器件后，系統(tǒng)的體積得到極大的縮小。

4、易于大規(guī)模生產(chǎn)。不需要制備完全一樣的不等臂干涉儀，克服了規(guī)?；a(chǎn)的難點(diǎn)，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。

5、可以降低單光子探測(cè)器的使用數(shù)量。通信波段的單光子探測(cè)器價(jià)格非常貴，本實(shí)用新型通過(guò)單光子探測(cè)器時(shí)間上的復(fù)用降低單光子探測(cè)器的用量，降低成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例2量子密鑰解碼端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例3量子密鑰解碼端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施例4量子密鑰解碼端的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

量子密鑰編碼端設(shè)置有光注入式激光器，光注入式激光器包括第一激光器驅(qū)動(dòng)器、脈沖產(chǎn)生激光器、第二激光器驅(qū)動(dòng)器、相位制備激光器和第一三端口環(huán)形器；第一激光器驅(qū)動(dòng)器控制脈沖產(chǎn)生激光器，第二激光器驅(qū)動(dòng)器控制相位制備激光器，相位制備激光器、脈沖產(chǎn)生激光器和可調(diào)光衰減器依次分別接在第一三端口環(huán)形器的第一至第三端口上，可調(diào)光衰減器連接量子密鑰分發(fā)通道；其中，第二激光器驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生相位調(diào)制驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)，該相位調(diào)制驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)加載于相位制備激光器上，相位制備激光器產(chǎn)生相位調(diào)制光脈沖，相位調(diào)制光脈沖從第一三端口環(huán)形器的第一端口輸入，從第一三端口環(huán)形器的第二端口輸出，注入到脈沖產(chǎn)生激光器中，第一激光器驅(qū)動(dòng)器控制脈沖產(chǎn)生激光器在相位調(diào)制光脈沖注入時(shí)產(chǎn)生具有編碼信息的脈沖信號(hào)光，該脈沖信號(hào)光從第一三端口環(huán)形器的第二端口輸入，從第一三端口環(huán)形器的第三端口輸出至量子密鑰分發(fā)通道；

量子密鑰解碼端設(shè)置有第一分束器、非平衡干涉儀和若干個(gè)單光子探測(cè)器；第一分束器的輸入端連接量子密鑰分發(fā)通道，第一分束器的一個(gè)輸出端連接單光子探測(cè)器，第一分束器的另一個(gè)輸出端連接非平衡干涉儀，非平衡干涉儀的輸出端連接單光子探測(cè)器。

對(duì)本實(shí)用新型的各實(shí)施例具體描述如下：

實(shí)施例1：

如圖1所示的一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，包括量子密鑰編碼端Alice、量子密鑰解碼端Bob，以及連接Alice和Bob的量子密鑰分發(fā)通道。Alice內(nèi)設(shè)置有第一激光器驅(qū)動(dòng)器Drive1、脈沖產(chǎn)生激光器LD1，第二激光器驅(qū)動(dòng)器Drive2、相位制備激光器LD2、第一三端口環(huán)形器CIR1、可調(diào)光衰減器VOA；Bob內(nèi)置有第一分束器BS1、非平衡干涉儀、第一單光子探測(cè)器D1、第二單光子探測(cè)器D2、第三單光子探測(cè)器D3。非平衡干涉儀為帶偏振自動(dòng)補(bǔ)償功能的邁克爾遜干涉儀干涉儀，非平衡干涉儀內(nèi)設(shè)置有第二三端口環(huán)形器CIR2、第一分束器BS2、第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FM1、第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FM2、相位調(diào)制器PM。

在量子密鑰編碼端Alice，第二激光器驅(qū)動(dòng)器Drive2產(chǎn)生相位調(diào)制驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)，該相位調(diào)制驅(qū)動(dòng)電脈沖信號(hào)加載于相位制備激光器LD2上，相位制備激光器LD2產(chǎn)生相位調(diào)制光脈沖，相位調(diào)制光脈沖從第一三端口環(huán)形器CIR1的第一端口1輸入，從第一三端口環(huán)形器CIR1的第二端口2輸出，注入到脈沖產(chǎn)生激光器LD1中，第一激光器驅(qū)動(dòng)器Drive1控制脈沖產(chǎn)生激光器LD1在相位調(diào)制光脈沖注入時(shí)產(chǎn)生具有編碼信息的脈沖信號(hào)光，該脈沖信號(hào)光從第一三端口環(huán)形器CIR1的第二端口2輸入，從第一三端口環(huán)形器CIR1的第三端口3輸出，輸入到可調(diào)光衰減器VOA中，可調(diào)光衰減器VOA將光信號(hào)衰減到單光子級(jí)別輸入到量子密鑰分發(fā)通道中；

在量子密鑰解碼端Bob，脈沖信號(hào)光首先輸入到第一分束器BS1，第一分束器BS1的一個(gè)輸出端連接非平衡干涉儀的輸入端，非平衡干涉儀與第一單光子探測(cè)器D1、第二單光子探測(cè)器D2一起組成一個(gè)相位解碼測(cè)量裝置；第一分束器BS1的另一個(gè)輸出端連接第三單光子探測(cè)器D3一起組成一個(gè)時(shí)間解碼測(cè)量裝置；在非平衡干涉儀內(nèi)，雙脈沖信號(hào)光經(jīng)過(guò)第二三端口環(huán)形器CIR2后到達(dá)第二分束器BS2的端口a，分別從第二分束器BS2的端口c、端口d分成兩路輸出。端口c連接干涉儀的短臂L_S，經(jīng)過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡反射FM1反射后又到達(dá)第二分束器BS2；端口d連接干涉儀的長(zhǎng)臂L_L，經(jīng)過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡FM2反射后又到達(dá)BS2，由于臂長(zhǎng)差的不同，此時(shí)經(jīng)過(guò)短臂L_S的光脈沖率先返回到BS2，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂L_L的光脈沖后返回到BS2，因此雙脈沖信號(hào)光有四種可能的路徑返回到BS2的端口c和d，分別是：前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)，前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)；后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)，后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)；

其中，經(jīng)過(guò)前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)最早返回到達(dá)BS2的端口c，后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)的光子最后到達(dá)探測(cè)器，這兩種情況都沒有干涉現(xiàn)象。非平衡干涉儀的臂長(zhǎng)差延時(shí)與前、后脈沖間隔時(shí)間相等，因此前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)，后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)同時(shí)到達(dá)BS2，是不可分辨的，會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。這個(gè)光子是到達(dá)第一單光子探測(cè)器D1還是第二單光子探測(cè)器D2，取決于這兩條路徑的相位差。在Alice內(nèi)通過(guò)對(duì)相位制備激光器加載微擾電脈沖信號(hào)，在Bob內(nèi)干涉儀長(zhǎng)臂(L_L)中插入相位調(diào)制器PM，Alice和Bob雙方通過(guò)調(diào)整相位差實(shí)現(xiàn)對(duì)光子相位的編碼和解碼。

實(shí)施例2：相位解碼測(cè)量的兩個(gè)單光子探測(cè)器用一個(gè)單光子探測(cè)器代替

一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其量子密鑰解碼端Bob如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處僅在于對(duì)于Bob端的相位解碼測(cè)量裝置的探測(cè)模塊進(jìn)行改進(jìn)，額外設(shè)置有第三分束器BS3，光纖延時(shí)線DL，取消了第二單光子探測(cè)器D2。第二分束器BS2的端口b與第三分束器的一個(gè)輸入端口相連，第二三端口環(huán)形器CIR2的端口3通過(guò)光纖延時(shí)線DL與第三分束器的另一個(gè)輸入端口相連，第三分束器的輸出端口與第二單光子探測(cè)器D1相連。其他與實(shí)施例1相同。

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于對(duì)于Bob端的進(jìn)行改進(jìn)，從光脈沖到達(dá)單光子探測(cè)器的時(shí)刻來(lái)區(qū)分探測(cè)結(jié)果，將相位解碼測(cè)量的兩個(gè)單光子探測(cè)器用一個(gè)單光子探測(cè)器代替，降低成本。

實(shí)施例3：將所有單光子探測(cè)器用同一個(gè)單光子探測(cè)器代替

一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其量子密鑰解碼端Bob如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處僅在于對(duì)Bob端的探測(cè)模塊進(jìn)行改進(jìn)，額外設(shè)置有第三分束器BS3、第四分束器BS4、第一光纖延時(shí)線DL1和第二光纖延遲線DL2，取消了第二單光子探測(cè)器D2和第三單光子探測(cè)器D3。第一分束器BS1的一個(gè)輸出端口通過(guò)第二光纖延時(shí)線DL2與第四分束器的一個(gè)輸入端口相連，第二分束器BS2端口b與第三分束器的一個(gè)輸入端口相連，第二三端口環(huán)形器的端口3通過(guò)第一光纖延時(shí)線DL1與第三分束器的另一個(gè)輸入端口相連，第三分束器的輸出端口與第四分束器BS4的另一個(gè)輸入端口相連。其他與實(shí)施例1相同。

本實(shí)施例將所有單光子探測(cè)器用同一個(gè)單光子探測(cè)器代替，這樣將進(jìn)一步降低成本。

實(shí)施例4：

一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其量子密鑰解碼端Bob如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處僅在于：非平衡干涉儀采用不等臂MZ干涉儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，不等臂MZ干涉儀內(nèi)設(shè)置有第二分束器BS2、第三分束器BS3，以及連接第二分束器BS2與第三分束器BS3的短臂L_S、長(zhǎng)臂L_L，長(zhǎng)臂L_L上設(shè)置有相位調(diào)制器PM。第二分束器BS2為1*2分束器，具有一個(gè)輸入端口a、兩個(gè)輸出輸出端口b、c；第三分束器BS3為2*2分束器，具有兩個(gè)輸入端口e、f，兩個(gè)輸出輸出端口g、h；雙脈沖信號(hào)光到達(dá)第二分束器BS2的端口a，分別從第二分束器BS2的端口b、端口c分成兩路輸出，端口b連接干涉儀的短臂L_S，到達(dá)第三分束器BS3的輸入端口e；端口c連接干涉儀的長(zhǎng)臂L_L，經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器PM到達(dá)第三分束器BS3的輸入端口f，由于臂長(zhǎng)差的不同，此時(shí)經(jīng)過(guò)短臂L_S的光脈沖率先到達(dá)第三分束器BS3，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂L_L的光脈沖后到達(dá)第三分束器BS3，因此，雙脈沖信號(hào)光有四種可能的路徑到達(dá)BS3，分別是：前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)，前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)；后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)，后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)；其中，經(jīng)過(guò)前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)最早返回到達(dá)BS3，后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)的光子最后到達(dá)BS3，這兩種情況都沒有干涉現(xiàn)象。非平衡干涉儀的臂長(zhǎng)差延時(shí)與前、后脈沖間隔時(shí)間相等，因此前脈沖(A_前)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂(L_L)，后脈沖(A_后)經(jīng)過(guò)短臂(L_S)同時(shí)到達(dá)BS3，是不可分辨的，形成脈沖干涉。

第三分束器BS3的輸出端口g連接一個(gè)單光子探測(cè)器D2，第三分束器BS3的輸出端口h連接另一個(gè)單光子探測(cè)器D1。這個(gè)光子是到達(dá)第一單光子探測(cè)器D1還是第二單光子探測(cè)器D2，取決于這兩條路徑的相位差。在Alice內(nèi)通過(guò)對(duì)相位制備激光器加載微擾電脈沖信號(hào)，在Bob內(nèi)干涉儀長(zhǎng)臂(L_L)中插入相位調(diào)制器PM，Al ice和Bob雙方通過(guò)調(diào)整相位差實(shí)現(xiàn)對(duì)光子相位的編碼和解碼。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。