【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于量子通信，更具體地，本專利技術涉及一種量子密鑰接收裝置及其解碼方法、量子密鑰分配系統。
技術介紹
1、作為未來信息通信行業的一個新興戰略性制高點，量子保密通信已經成為國家科技實力競爭的主戰場之一。
2、在量子保密通信技術的實際應用中，量子密鑰分配系統的量子光觸發頻率決定了能夠實現的密鑰分配速率。隨著通信網絡范圍的擴大及帶寬的提升，人們對數據傳輸的時延以及生成密鑰的速率都有了更高的需求，目前低速的量子密鑰分配系統已經難以滿足量子保密通信的產業化發展日益增長的需求，所以高速量子密鑰分配系統的研制對整個產業的發展越發得重要。
3、在高速研究過程中，現有技術已有通過改進光路系統、電子學系統和軟件控制系統，提升原有系統的速率，已搭建出2ghz的差分相位量子密鑰分配系統，但是隨著系統調制速率的提升，系統設計尤其是解碼的設計難度越來越大。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種量子密鑰接收裝置，旨在改善上述問題。
2、本專利技術是這樣實現的，一種量子密鑰接收裝置，所述量子密鑰接收裝置在一個時鐘周期內對接收到的第一個單光子進行隨機量子態解調，對解調后的量光子依次進行干涉、探測，并響應每個時鐘周期內第一次探測到的探測信號。
3、進一步的，所述解碼裝置包括：第一環形器、第一干涉儀、單光子探測單元、第一邏輯控制模塊、解碼驅動模塊；
4、第一環形器，用于接收發送端生成的單光子；
5、第一干涉儀，包括解碼器及干涉電路，編碼器
6、解碼驅動模塊，用于驅動第一干涉儀對單光子進行隨機量子態解調；
7、單光子探測單元，用于探測第一環形器接收到的單光子和/或經第一干涉儀干涉后的光子，得到探測信號；
8、第一控制邏輯模塊，用于接收探測信號，并響應在每個時鐘周期內第一次接收到的探測信號，并周期性的驅動單光子探測單元和解碼驅動模塊，驅動周期與時針周期相同。
9、進一步的，所述時針周期設為單光子探測單元的探測時間。
10、進一步的，單光子探測單元采用兩臺單光子探測器，一個單光子探測器連接至第一環形器的一個端口，另一個單光子探測器與第一干涉儀的輸出相連接。
11、進一步的，第一干涉儀為干涉儀ⅰ、干涉儀ⅱ或干涉儀ⅲ中的任意一個；
12、干涉儀ⅰ包括：2×2分光器、第一法拉第反射鏡、相位調制器及第二法拉第反射鏡；2×2分光器包括位于同一側的輸入端和輸出端，以及位于另一側的第一端口和第二端口，且輸入端、輸出端分別為第一干涉儀或第二干涉儀的輸入端、輸出端；第一端口連接第一法拉第反射鏡，第二端口依次連接相位調制器和第二法拉第反射鏡，相位調制器即為編碼器或解碼器；
13、干涉儀ⅱ包括：1×2分光器、相位調制器及2×1合光器；1×2分光器包括一個輸入端和兩個輸出端，1×2分光器的一個輸出端通過相位調制器連接至2×1合光器的一個輸入端，1×2分光器的另一個輸出端直接連接至2×1合光器的另一個輸入端。
14、干涉儀ⅲ包括：2×2分光器、1×2偏振分光器、法拉第旋轉鏡和相位調制器；2×2分光器，包括位于同一側的輸入端和輸出端，以及位于另一側的第一端口和第二端口；且所述輸入端、輸出端分別為第一干涉儀或所述第二干涉儀的輸入端、輸出端；第一端口連接法拉第反射鏡，第二端口依次連接1×2偏振分光器、法拉第旋轉鏡和相位調制器，1×2偏振分光器、法拉第旋轉鏡和相位調制器首尾連接。
15、本專利技術是這樣實現的，基于上述量子密鑰接收裝置的量子密鑰解碼方法包括：
16、(1)量子光從量子信道進入第一環形器；
17、(2)量子光從第一環形器進入第一干涉儀，解碼器周期性的對量子光進行隨機量子態解調，之后在干涉光路內完成量子光的干涉；
18、(3)單光子探測單元探測經干涉后的光子產生探測信號，并送入第一控制邏輯；
19、(4)第一控制邏輯響應時鐘周期內第一次接收到的探測信號。
20、本專利技術是這樣實現的，一種量子密鑰分配系統，所述量子密鑰分配系統包括：
21、量子密鑰發送裝置及量子密鑰接收裝置，量子密鑰發送裝置與量子密鑰接收裝置通過量子信道連接；
22、量子密鑰發送裝置產生的量子光，并對量子光進行隨機量子態調制、衰減后獲得單光子，通過量子信道將單光子發送至量子密鑰接收裝置。
23、進一步的，量子密鑰發送裝置包括：
24、量子光制備模塊，第二干涉儀，編碼驅動模，光衰減器、第二環形器及第二控制邏輯模塊；
25、量子光制備模塊，用于制備量子光；
26、第二干涉儀，包括編碼器及干涉電路，編碼器對量子光進行隨機量子態調制，干涉電路對調制后的量子光進行干涉；
27、編碼驅動模塊，用于驅動編碼器對量子光進行隨機量子態調制；
28、光衰減器，用于將干涉后的量子光衰減為單光子；
29、第二環形器，用于將單光子發送至發送端；
30、第二控制邏輯模塊，用于周期性的驅動量子光制備模塊、編碼驅動模塊和光衰減器。
31、進一步的，光衰減器包括固定光衰減器和電控光衰減器中的至少之一個。
32、本專利技術提出量子密鑰接收端裝置具有以下有益效果：
33、(1)由于量子密鑰分配系統中量子光受信道和光學系統損耗的影響，量子密鑰發送裝置產生絕大部分的量子光將不會被量子密鑰接收裝置的單光子探測器探測到，并且單光子探測器一旦有探測輸出后會有一段死時間，基于上述特點，本專利技術設計了降頻解碼的方法，降速調制解碼信息，并在同一周期內控制邏輯只響應一次探測信號，此方法在大幅降低解碼驅動復雜度外，還將大幅降低量子密鑰接收裝置的隨機數需求量，降低了生產成本；
34、(2)本專利技術提供的量子密鑰接收裝置的量子態解碼調制速率無需隨著量子態調制頻率的提升而提升，簡化了電子學控制難度，不僅有利于提升量子密鑰分配系統的調制速率，同時也有利于降低設備成本。
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1.一種量子密鑰接收裝置，其特征在于，所述量子密鑰接收裝置在一個時鐘周期內對接收到的第一個單光子進行隨機量子態解調，對解調后的量光子依次進行干涉、探測，并響應每個時鐘周期內第一次探測到的探測信號。
2.如權利要求1所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，所述解碼裝置包括：第一環形器、第一干涉儀、單光子探測單元、第一邏輯控制模塊、解碼驅動模塊；
3.如權利要求2所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，所述時針周期設為單光子探測單元的探測時間。
4.如權利要求2所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，單光子探測單元采用兩臺單光子探測器，一個單光子探測器連接至第一環形器的一個端口，另一個單光子探測器與第一干涉儀的輸出相連接。
5.如權利要求2所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，第一干涉儀為干涉儀Ⅰ、干涉儀Ⅱ或干涉儀Ⅲ中的任意一個；
6.基于權利要求1至5任一項所述量子密鑰接收裝置的量子密鑰解碼方法，其特征在于，所述方法包括：
7.一種量子密鑰分配系統，其特征在于，所述量子密鑰分配系統包括：
8.如權利要求7所述量子密鑰分配
9.如權利要求8所述量子密鑰分配系統，其特征在于，光衰減器包括固定光衰減器和電控光衰減器中的至少之一個。
...【技術特征摘要】
1.一種量子密鑰接收裝置，其特征在于，所述量子密鑰接收裝置在一個時鐘周期內對接收到的第一個單光子進行隨機量子態解調，對解調后的量光子依次進行干涉、探測，并響應每個時鐘周期內第一次探測到的探測信號。
2.如權利要求1所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，所述解碼裝置包括：第一環形器、第一干涉儀、單光子探測單元、第一邏輯控制模塊、解碼驅動模塊；
3.如權利要求2所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，所述時針周期設為單光子探測單元的探測時間。
4.如權利要求2所述量子密鑰接收裝置，其特征在于，單光子探測單元采用兩臺單光子探測器，一個單光子探測器連接...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡飛飛，黃昱，洪丹軻，張思拓，林旭斌，吳彤浩，覃楚珺，吳柳，
申請(專利權)人：中國南方電網有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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