一种时分复用的DDI-QKD系统的制作方法

本技术涉及量子通信设备领域，具体涉及一种时分复用的ddi-qkd系统。

背景技术：

1、量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)是量子通信研究领域中的研究重点，基于量子力学的特点，量子通信在理论上是处于绝对安全的，通信双方能在有窃听者尝试窃听的情况下保持安全通信，并获得绝对安全的信息，窃听者无法获取通信内容。但是在实际情况中，qkd存在潜在的器件不完备性安全漏洞，因为受困于现有技术和器件等等的因素，qkd无法做到绝对安全，特别是针对探测器的不完美性，探测器攻击的存在使得量子通信的安全传输受到挑战。

2、qkd协议由1984年首次提出的bb84协议以来一路发展，直至最近提出了针对测量设备缺陷而改进的mdi-qkd协议。mdi-qkd解决了探测器不完美的问题，能够有效解决大部分的针对探测器的攻击手段。

3、但是mdi-qkd系统对参数控制要求很苛刻，它需要非常好的独立激光干涉，要求独立激光的各种模式都一致，包括时间、光谱、偏振等。而且现有的mdi-qkd系统中需要用到四个探测器以及进行偏振编码，其中，四个探测器需要耗费巨大成本，偏振编码在光纤传输中具有较大的不稳定性。另外，现有的mdi-qkd系统的成码率相比传统的基于bb84协议的qkd系统的成码率也会下降很多，导致成码率不够高，因此目前mdi-qkd在实际应用中效果不佳。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有的mdi-qkd系统的成码率不够高的问题，提出了一种时分复用的ddi-qkd系统。

2、为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

3、一种时分复用的ddi-qkd系统，包括alice发送端和bob接收端；

4、所述alice发送端包括光信号发射模块和第一不等臂干涉仪；

5、所述bob接收端包括第二不等臂干涉仪、第三不等臂干涉仪和探测模块；

6、所述第一不等臂干涉仪根据光信号发射模块发出的光信号生成具有时间差t的第一水平偏振态光信号和第一垂直偏振态光信号；

7、所述第二不等臂干涉仪根据第一水平偏振态光信号生成两束具有时间差t的水平偏振态光信号分量，以及根据第一垂直偏振态光信号生成两束具有时间差t的垂直偏振态光信号分量；

8、所述第三不等臂干涉仪设置于第二不等臂干涉仪的短臂光路中，根据第一水平偏振态光信号和第一垂直偏振态光信号生成时间顺序翻转的第二水平偏振态光信号和第二垂直偏振态光信号；

9、所述探测模块对第二不等臂干涉仪中光信号的干涉结果进行探测响应。

10、优选的，所述第一不等臂干涉仪包括第一偏振分束器和第二偏振分束器；

11、所述光信号发射模块的输出端与第一偏振分束器的输入端连接，第一偏振分束器的水平偏振态输出端与第二偏振分束器的水平偏振态输入端连接，第一偏振分束器的垂直偏振态输出端与第二偏振分束器的垂直偏振态输入端连接，第二偏振分束器的输出端与第二不等臂干涉仪的输入端连接。

12、优选的，所述第一不等臂干涉仪还包括第一相位调制器；所述第一相位调制器设置于第一不等臂干涉仪的长臂光路。

13、优选的，所述第二不等臂干涉仪包括第一分束器和第二分束器；所述第二偏振分束器的输出端与第一分束器的输入端连接，第一分束器的第一输出端与第二分束器的第一输入端连接形成长臂光路，第一分束器的第二输出端通过第三不等臂干涉仪与第二分束器的第二输入端连接形成短臂光路。

14、优选的，所述第二不等臂干涉仪还包括第二相位调制器；所述第二相位调制器设置于第二不等臂干涉仪的长臂光路。

15、优选的，所述第三不等臂干涉仪包括第三偏振分束器和第四偏振分束器；

16、所述第一分束器的第二输出端与第三偏振分束器的输入端连接，第三偏振分束器的水平偏振态输出端与第四偏振分束器的水平偏振态输入端连接，第三偏振分束器的垂直偏振态输出端与第四偏振分束器的垂直偏振态输入端连接，第四偏振分束器的输出端与第二分束器的第二输入端连接。

17、优选的，当第一偏振分束器的水平偏振态输出端与第二偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成短臂光路时，第三偏振分束器的水平偏振态输出端与第四偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成长臂光路，且第二水平偏振态光信号和第二垂直偏振态光信号的时间差为2t。

18、优选的，当第一偏振分束器的水平偏振态输出端与第二偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成长臂光路时，第三偏振分束器的水平偏振态输出端与第四偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成短臂光路，且第二水平偏振态光信号和第二垂直偏振态光信号的时间差为2t。

19、优选的，所述光信号发射模块包括脉冲激光器、光隔离器和衰减器；

20、所述脉冲激光器的输出端与光隔离器的一端连接，光隔离器的另一端与衰减器的一端连接，衰减器的另一端与第一偏振分束器的输入端连接。

21、优选的，所述探测模块包括第一探测器和第二探测器；

22、所述第二分束器的第一输出端与第一探测器的输入端连接，第二分束器的第二输出端与第二探测器的输入端连接。

23、本实用新型有益的技术效果：

24、本实用新型提供了一种时分复用的ddi-qkd系统，通过第一不等臂干涉仪、第二不等臂干涉仪和第三不等臂干涉仪实现对光信号的时分复用，在保证高安全性的同时提高了有效探测率，能够取得较高的成码率。同时，本实用新型采用对称结构，有利于系统组网。

技术特征：

1.一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，包括alice发送端和bob接收端；

2.根据权利要求1所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述第一不等臂干涉仪包括第一偏振分束器和第二偏振分束器；

3.根据权利要求2所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述第一不等臂干涉仪还包括第一相位调制器；所述第一相位调制器设置于第一不等臂干涉仪的长臂光路。

4.根据权利要求2所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述第二不等臂干涉仪包括第一分束器和第二分束器；所述第二偏振分束器的输出端与第一分束器的输入端连接，第一分束器的第一输出端与第二分束器的第一输入端连接形成长臂光路，第一分束器的第二输出端通过第三不等臂干涉仪与第二分束器的第二输入端连接形成短臂光路。

5.根据权利要求4所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述第二不等臂干涉仪还包括第二相位调制器；所述第二相位调制器设置于第二不等臂干涉仪的长臂光路。

6.根据权利要求4所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述第三不等臂干涉仪包括第三偏振分束器和第四偏振分束器；

7.根据权利要求6所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，当第一偏振分束器的水平偏振态输出端与第二偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成短臂光路时，第三偏振分束器的水平偏振态输出端与第四偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成长臂光路，且第二水平偏振态光信号和第二垂直偏振态光信号的时间差为2t。

8.根据权利要求6所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，当第一偏振分束器的水平偏振态输出端与第二偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成长臂光路时，第三偏振分束器的水平偏振态输出端与第四偏振分束器的水平偏振态输入端连接形成短臂光路，且第二水平偏振态光信号和第二垂直偏振态光信号的时间差为2t。

9.根据权利要求2所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述光信号发射模块包括脉冲激光器、光隔离器和衰减器；

10.根据权利要求4所述的一种时分复用的ddi-qkd系统，其特征在于，所述探测模块包括第一探测器和第二探测器；

技术总结本技术公开了一种时分复用的DDI‑QKD系统，包括Alice发送端和Bob接收端；所述Alice发送端包括光信号发射模块和第一不等臂干涉仪；所述Bob接收端包括第二不等臂干涉仪、第三不等臂干涉仪和探测模块。本技术公开了一种时分复用的DDI‑QKD系统，通过第一不等臂干涉仪、第二不等臂干涉仪和第三不等臂干涉仪实现对光信号的时分复用，在保证高安全性的同时提高了有效探测率，能够取得较高的成码率。同时，本技术采用对称结构，有利于QKD系统集成应用与量子网络组网。技术研发人员：彭贺扬,郭邦红,谢欢文受保护的技术使用者：广东国腾量子科技有限公司技术研发日：20231228技术公布日：2024/7/29