一种量子密钥分配系统的制作方法

本技术涉及量子信息与光通信设备领域，具体涉及一种量子密钥分配系统。

背景技术：

1、传统的公钥密码学依赖于某些数学函数的计算难度，但随着量子计算的发展，这些基于数学复杂度的密码体系已经无法保证其安全性。

2、量子密钥分配技术基于量子力学基础理论，具有信息理论可证明的安全性，已经成为量子通信领域中的研究重点和应用的热点。

3、现有的量子密钥分配系统为了保证发送端产生的激光能够到达接收端发生干涉，需要激光在发送端进行多次的调制，从而造成系统结构复杂以及信号损耗，而接收端的结构又往往比较简单，导致系统的稳定性低。

4、因此，需要对现有技术进行改进提出稳定性比较高的量子密钥分配系统。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有的量子密钥分配系统的稳定性低的问题，提出了一种量子密钥分配系统。

2、为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

3、一种量子密钥分配系统，包括发送端和接收端；其中，

4、所述发送端包括第一信号光产生模块、第二信号光产生模块、第三信号光产生模块、第四信号光产生模块、第一偏振合束器、第二偏振合束器、半波片和第一保偏合束器；

5、所述接收端包括第一偏振分束器、第一不等臂干涉模块、第二不等臂干涉模块、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器和第四单光子探测器；

6、第一信号光产生模块的输出端、第二信号光产生模块的输出端分别与第一偏振合束器的不同输入端连接，第三信号光产生模块的输出端、第四信号光产生模块的输出端分别与第二偏振合束器的不同输入端连接，第二偏振合束器的输出端与半波片的输入端连接；第一偏振合束器的输出端、半波片的输出端分别与第一保偏合束器的不同输入端连接，第一保偏合束器的输出端与第一偏振分束器的输入端连接；

7、第一不等臂干涉模块的输入端、第二不等臂干涉模块的输入端分别与第一偏振分束器的不同输出端连接，第一单光子探测器的输入端、第二单光子探测器的输入端分别与第一不等臂干涉模块的不同输出端连接，第三单光子探测器的输入端、第四单光子探测器的输入端分别与第二不等臂干涉模块的不同输出端连接。

8、上述方案中，在发送端将第一信号光产生模块、第二信号光产生模块、第三信号光产生模块、第四信号光产生模块分别产生的不同偏振态的信号光合束后传输到接收端，避免了在发送端进行多次调制；在接收端由第一偏振分束器将信号光分成两束偏振态正交的偏振光，再分别进行不等臂干涉，进而得到较好的干涉结果，并且设置了四个单光子探测器，具有较快的信号采集能力，从而使整个系统具有较高的稳定性和抗干扰能力。

9、优选的，所述第一信号光产生模块包括第一激光器和第一窄带干涉滤波片，第一激光器的输出端通过第一窄带干涉滤波片与第一偏振合束器的一输入端连接；

10、所述第二信号光产生模块包括第二激光器和第二窄带干涉滤波片，第二激光器的输出端通过第二窄带干涉滤波片与第一偏振合束器的另一输入端连接；

11、所述第三信号光产生模块包括第三激光器和第三窄带干涉滤波片，第三激光器的输出端通过第三窄带干涉滤波片与第二偏振合束器的一输入端连接；

12、所述第四信号光产生模块包括第四激光器和第四窄带干涉滤波片，第四激光器的输出端通过第四窄带干涉滤波片与第二偏振合束器的另一输入端连接。

13、优选的，所述发送端还包括第一控制器和第一可调光衰减器；

14、所述第一可调光衰减器的输入端、第一激光器的输入端、第二激光器的输入端、第三激光器的输入端、第四激光器的输入端分别与第一控制器的不同输出端连接。

15、优选的，所述发送端还包括同步激光器、第二可调光衰减器和波分复用器；

16、所述同步激光器的输入端、第二可调光衰减器的一输入端分别与第一控制器的不同输出端连接，同步激光器的输出端与第二可调光衰减器的另一输入端连接，第一可调光衰减器的输出端、第二可调光衰减器的输出端分别与波分复用器的不同输入端连接，波分复用器的输出端与接收端的输入端连接。

17、优选的，所述第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器所产生的激光的频率和波长均相同；

18、所述同步激光器所产生的激光的频率与第一激光器/第二激光器/第三激光器/第四激光器所产生的激光的频率相同；

19、所述同步激光器所产生的激光的波长与第一激光器/第二激光器/第三激光器/第四激光器所产生的激光的波长不同。

20、优选的，所述半波片的快轴方向与水平方向的夹角为22.5°。

21、优选的，所述接收端还包括第二控制器、波分解复用器、光电转换器、比较器、电平转换器、第一延时模块、第二延时模块、第三延时模块和第四延时模块；

22、所述波分复用器的输出端与波分解复用器的输入端连接，第一偏振分束器的输入端、光电转换器的输入端分别与波分解复用器的不同输出端连接，光电转换器的输出端与比较器的输入端连接，比较器的输出端与电平转换器的输入端连接，第一延时模块的一输入端、第二延时模块的一输入端、第三延时模块的一输入端和第四延时模块的一输入端分别与电平转换器的不同输出端连接，第一延时模块的另一输入端、第二延时模块的另一输入端、第三延时模块的另一输入端和第四延时模块的另一输入端分别与第二控制器的不同输出端连接，第一延时模块的输出端与第一单光子探测器的一输入端连接，第二延时模块的输出端与第二单光子探测器的一输入端连接，第三延时模块的输出端与第三单光子探测器的一输入端连接，第四延时模块的输出端与第四单光子探测器的一输入端连接。

23、优选的，所述光电转换器输出的电信号为正弦波信号。

24、优选的，所述第一不等臂干涉模块包括第一保偏分束器、第一相位调制器和第二保偏分束器；

25、所述第一保偏分束器的输入端与第一偏振分束器的一输出端连接，第一保偏分束器的一输出端通过第一相位调制器与第二保偏分束器的一输入端连接，第一保偏分束器的另一输出端与第二保偏分束器的另一输入端连接，第一单光子探测器的输入端、第二单光子探测器的输入端分别与第二保偏分束器的不同输出端连接，第二控制器的输出端与第一相位调制器的输入端连接。

26、优选的，所述第二不等臂干涉模块包括第三保偏分束器、第二相位调制器和第四保偏分束器；

27、所述第三保偏分束器的输入端与第一偏振分束器的另一输出端连接，第三保偏分束器的一输出端通过第二相位调制器与第四保偏分束器的一输入端连接，第三保偏分束器的另一输出端与第四保偏分束器的另一输入端连接，第三单光子探测器的输入端、第四单光子探测器的输入端分别与第四保偏分束器的不同输出端连接，第二控制器的输出端与第二相位调制器的输入端连接。

28、本实用新型有益的技术效果：

29、本实用新型提供了一种量子密钥分配系统，在发送端将第一信号光产生模块、第二信号光产生模块、第三信号光产生模块、第四信号光产生模块分别产生的不同偏振态的信号光合束后传输到接收端，避免了在发送端进行多次调制；在接收端由第一偏振分束器将信号光分成两束偏振态正交的偏振光，再分别进行不等臂干涉，进而得到较好的干涉结果，并且设置了四个单光子探测器，具有较快的信号采集能力，从而使整个系统具有较高的稳定性和抗干扰能力。