一种TP-MDI-QKD系统的制作方法

本技术涉及量子密钥分发与量子信息处理领域，具体涉及一种tp-mdi-qkd(时间-相位编码的探测设备无关量子密钥分发)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，量子密钥分发qkd存在着较多的安全漏洞，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协议以来一路发展到最近的tf-qkd协议，而针对测量设备缺陷而做的改进的mdi-qkd协议也被提了出来，mdi-qkd协议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、在mdi-qkd协议下，窃听者无法针对测量设备的缺陷和不完美进行攻击而得到通信的密钥信息。但现有的mdi-qkd方案需要用到四个探测器以及采用偏振编码，所需要的探测器数量较多，成本较高，而且偏振编码在光纤传输中具有较大的不稳定性。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有的mdi-qkd方案所需要的探测器数量较多的问题，提出了一种tp-mdi-qkd(时间-相位编码的探测设备无关量子密钥分发)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tp-mdi-qkd系统，包括alice发送端和bob接收端；其中，

4、所述alice发送端包括激光产生装置、第一分束元件、第一相位调制器和第二分束元件；

5、所述bob接收端包括第三分束元件、第四分束元件、第五分束元件、第六分束元件、第二相位调制器、第一探测器和第二探测器；

6、所述激光产生装置的输出端与第一分束元件的第一端口连接，第一分束元件的第二端口、第三端口分别与第一相位调制器的一端、第二分束元件的第一端口连接，第一相位调制器的另一端与第二分束元件的第二端口连接，第二分束元件的第三端口与第三分束元件的第一端口连接，第三分束元件的第二端口、第三端口分别与第四分束元件的第一端口、第二相位调制器的一端连接，第四分束元件的第二端口、第三端口分别与第五分束元件的第一端口、第二端口连接，第五分束元件的第三端口与第六分束元件的第一端口连接，第二相位调制器的另一端与第六分束元件的第二端口连接，第六分束元件的第三端口、第四端口分别与第一探测器的输入端、第二探测器的输入端连接。

7、上述方案中，通过分束元件形成amzi结构，结合相位调制器实现对激光信号的时间和相位两维度编码，从而根据不同的时间，仅需要使用两个探测器就能实现四个bell态的测量，减少了所需要的探测器数量，降低了成本，提高了稳定性；同时还能够免疫针对探测器的攻击。

8、优选的，所述alice发送端还包括衰减器；

9、所述激光产生装置的输出端通过衰减器与第一分束元件的第一端口连接。

10、优选的，所述第一分束元件与第二分束元件形成amzi结构，且经过第一相位调制器的一路比另一路的路程短。

11、优选的，所述第三分束元件与第六分束元件形成amzi结构，且经过第二相位调制器的一路比另一路的路程长。

12、优选的，所述第四分束元件与第五分束元件形成amzi结构。

13、优选的，所述第一分束元件、第二分束元件形成的amzi结构的路程差和第三分束元件、第六分束元件形成的amzi结构的路程差相等。

14、优选的，所述第四分束元件与第五分束元件形成的amzi结构的路程差是第一分束元件与第二分束元件形成的amzi结构的路程差的两倍。

15、优选的，所述激光产生装置为脉冲激光产生装置。

16、优选的，所述第一分束元件、第二分束元件、第三分束元件、第四分束元件、第五分束元件和第六分束元件均采用分束器。

17、优选的，所述第一探测器和第二探测器均采用单光子探测器。

18、本实用新型有益的技术效果：

19、本实用新型提供了一种tp-mdi-qkd系统，通过分束元件形成amzi结构，结合相位调制器实现对激光信号的时间和相位两维度编码，从而根据不同的时间，仅需要使用两个探测器就能实现四个bell态的测量，减少了所需要的探测器数量，降低了成本，提高了稳定性；同时还能够免疫针对探测器的攻击。

技术特征：

1.一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，包括alice发送端和bob接收端；其中，

2.根据权利要求1所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述alice发送端还包括衰减器；

3.根据权利要求1所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第一分束元件与第二分束元件形成amzi结构，且经过第一相位调制器的一路比另一路的路程短。

4.根据权利要求3所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第三分束元件与第六分束元件形成amzi结构，且经过第二相位调制器的一路比另一路的路程长。

5.根据权利要求4所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第四分束元件与第五分束元件形成amzi结构。

6.根据权利要求5所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第一分束元件、第二分束元件形成的amzi结构的路程差和第三分束元件、第六分束元件形成的amzi结构的路程差相等。

7.根据权利要求6所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第四分束元件与第五分束元件形成的amzi结构的路程差是第一分束元件与第二分束元件形成的amzi结构的路程差的两倍。

8.根据权利要求1所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述激光产生装置为脉冲激光产生装置。

9.根据权利要求1所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第一分束元件、第二分束元件、第三分束元件、第四分束元件、第五分束元件和第六分束元件均采用分束器。

10.根据权利要求1所述的一种tp-mdi-qkd系统，其特征在于，所述第一探测器和第二探测器均采用单光子探测器。

技术总结本技术公开了一种TP‑MDI‑QKD系统，包括Alice发送端和Bob接收端；其中，所述Alice发送端包括激光产生装置、第一分束元件、第一相位调制器和第二分束元件；所述Bob接收端包括第三分束元件、第四分束元件、第五分束元件、第六分束元件、第二相位调制器、第一探测器和第二探测器。本技术公开了一种TP‑MDI‑QKD系统，通过分束元件形成AMZI结构，结合相位调制器实现对激光信号的时间和相位两维度编码，从而根据不同的时间，仅需要使用两个探测器就能实现四个Bell态的测量，减少了所需要的探测器数量，降低了成本，提高了稳定性；同时还能够免疫针对探测器的攻击。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：2024/8/1