用于量子通信系统的光源调谐装置和量子通信系统的制作方法

1.本实用新型涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子通信系统的光源调谐装置和量子通信系统。


背景技术：

2.目前，在量子通信系统（诸如，量子密钥分发系统）中，通常，在系统启动时，使用示波器来显示发射端中的多个光源制备的光脉冲并且以手动调节的方式来对齐这些光脉冲的延时位置，然后，使用波分复用器对这些光脉冲进行合束并且将合束后的这些光脉冲从发射端传送至接收端，其目的在于防止攻击方根据延时位置的差异从合束的光脉冲中甄别出各个光脉冲所携带的密钥信息。
3.然而，这种使用示波器来对齐光脉冲的方式不仅物力（示波器）成本高，而且费时费力（需要手动调节）。另外，即使在系统启动时对齐了这些光源输出的光脉冲的延时位置，但是随着周围环境因素（诸如，振动等）的变化，这些光源输出的光脉冲的延时位置也会发生变化。这意味着，需要定期地对这些光源输出的光脉冲的延时位置进行对齐才能确保量子密钥的安全性，很显然，这种对齐方式给系统的维护带来极大的不便。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供用于量子通信系统的光源调谐装置和量子通信系统。
5.根据本实用新型的一方面，提供一种用于量子通信系统的光源调谐装置，所述光源调谐装置包括：延时器，电连接至所述量子通信系统的发射端中的光源，用于调整所述光源输出的光脉冲的延时位置；第一波分复用器，经由所述量子通信系统的发射端中的光学编码单元光连接至所述光源的输出端，用于将所述光脉冲合束至同一光纤中，并且经由所述光纤传送至所述量子通信系统的接收端；第一控制器，电连接至所述延时器，用于以经典通信方式从所述量子通信系统的接收端获得所述光脉冲之间的延时间隔，并且根据所述延时间隔驱动所述延时器调整所述光脉冲的延时位置；第二波分复用器，经由所述光纤光连接至所述第一波分复用器，用于将所述光脉冲接收至所述量子通信系统的接收端，并且对所述光脉冲进行分束；单光子探测器，经由所述量子通信系统的接收端中的光学解码单元光连接至所述第二波分复用器，用于将分束后的所述光脉冲转换为电脉冲信号；以及第二控制器，电连接至所述单光子探测器，用于测量所述电脉冲信号之间的延时间隔，并且以经典通信方式将测量到的延时间隔作为所述光脉冲之间的延时间隔传送至所述量子通信系统的发射端。
6.优选地，所述第二控制器为fpga芯片。
7.优选地，所述fpga芯片通过所述量子通信系统的时钟测量所述电脉冲信号之间的延时间隔。
8.优选地，所述光源调谐装置还包括：时间数字转换器，电连接至所述第二控制器，其中，所述第二控制器通过所述时间数字转换器测量所述电脉冲信号之间的延时间隔。
9.优选地，所述调整直到所述光脉冲之间的延时间隔为零时为止。
10.根据本实用新型的另一方面，提供一种量子通信系统，所述量子通信系统包括如前所述的用于量子通信系统的光源调谐装置。
11.本实用新型所提供的用于量子通信系统的光源调谐装置和量子通信系统能够在不中断量子通信系统编解码的情况下实时地调整和对齐由不同光源制备的光脉冲的延时位置，以提升量子通信系统的合束精度，确保量子密钥的安全性。
附图说明
12.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述目的和特点将会变得更加清楚。
13.图1示出了包括本实用新型的用于量子通信系统的光源调谐装置的量子通信系统的示意图。
14.图2示出使用本实用新型的用于量子通信系统的光源调谐装置测量到的光脉冲之间的延时间隔的示意图。
具体实施方式
15.下面，将参照附图来详细说明本实用新型的实施例。
16.参照图1，本实用新型的用于量子通信系统的光源调谐装置至少可包括图1所示的延时器101、波分复用器102、控制器103、波分复用器104、单光子探测器105和控制器106。
17.在图1示出的光源调谐装置中，延时器101可电连接至图1所示的量子通信系统的发射端alice中的光源，其可用于调整光源输出的光脉冲的延时位置；波分复用器102可经由图1所示的量子通信系统的发射端alice中的光学编码单元光连接至光源的输出端，其可用于将光脉冲合束至同一光纤中，并且经由光纤传送至图1所示的量子通信系统的接收端bob；控制器103可电连接至延时器101，其可用于以经典通信方式从图1所示的量子通信系统的接收端bob获得光脉冲之间的延时间隔，并且根据延时间隔驱动延时器101调整光脉冲的延时位置；波分复用器104可经由光纤光连接至波分复用器102，其可用于将光脉冲接收至图1所示的量子通信系统的接收端bob，并且对光脉冲进行分束；单光子探测器105可经由图1所示的量子通信系统的接收端bob中的光学解码单元光连接至波分复用器104，其可用于将分束后的光脉冲转换为电脉冲信号；控制器106可电连接至单光子探测器105，其可用于测量电脉冲信号之间的延时间隔，并且以经典通信方式将测量到的延时间隔作为光脉冲之间的延时间隔传送至图1所示的量子通信系统的发射端alice。
18.在一个示例中，控制器106可为fpga芯片。在该示例中，fpga芯片可通过量子通信系统的时钟测量电脉冲信号之间的延时间隔。
19.在另一示例中，图1示出的光源调谐装置可进一步包括时间数字转换器（time-to-digital converter, 简称 tdc）。在该示例中，时间数字转换器可电连接至控制器106，控制器106可通过时间数字转换器测量电脉冲信号之间的延时间隔。
20.下面，将结合图1和图2来具体地描述上述调整过程。
21.参照图2，syn为图1所示的量子通信系统的发射端alice中的同步光源输出的同步光脉冲，x0为图1所示的量子通信系统的发射端alice中的相位编码光源输出的相位基光脉冲，x1为图1所示的量子通信系统的发射端alice中的另一相位编码光源输出的相位基光脉
冲，z为图1所示的量子通信系统的发射端alice中的时间编码光源输出的时间基光脉冲。
22.在图2示出的延时间隔中，t0为控制器106在图1所示的量子通信系统的接收端bob测量到的同步光脉冲syn与相位基光脉冲x0之间的延时间隔，t1为控制器106在图1所示的量子通信系统的接收端bob测量到的同步光脉冲syn与相位基光脉冲x1之间的延时间隔，t2为控制器106在图1所示的量子通信系统的接收端bob测量到的同步光脉冲syn与时间基光脉冲z之间的延时间隔。控制器103可针对这些延时间隔驱动延时器101调整同步光脉冲syn、相位基光脉冲x0、相位基光脉冲x1和时间基光脉冲z的延时位置，直到控制器106在图1所示的量子通信系统的接收端bob测量到的上述延时间隔为零时为止。
23.作为示例而非限制，控制器103可以以同步光脉冲syn作为基准光脉冲来驱动与相位基光脉冲x0相应的相位编码光源的延时器调整相位基光脉冲x0的延时位置，直到控制器106测量到的同步光脉冲syn与相位基光脉冲x0之间的延时间隔t0为零时为止。类似地，控制器103可以以同步光脉冲syn作为基准光脉冲来驱动与相位基光脉冲x1相应的另一相位编码光源的延时器调整相位基光脉冲x1的延时位置，直到控制器106测量到的同步光脉冲syn与相位基光脉冲x1之间的延时间隔t1为零时为止。类似地，控制器103还可以以同步光脉冲syn作为基准光脉冲来驱动与时间基光脉冲z相应的时间编码光源的延时器调整时间基光脉冲z的延时位置，直到控制器106测量到的同步光脉冲syn与时间基光脉冲z之间的延时间隔t2为零时为止。
24.通过上述调整，可使得图1所示的量子通信系统中的各路光源输出的光脉冲syn、x0、x1和z对齐。这样可提升量子通信系统的合束精度，确保量子密钥的安全性。另外，即使由于周围环境发生变化（诸如，振动等）而导致光源输出的光脉冲的延时位置发生变化，上述光源调谐装置也能够在不中断量子通信系统编解码的情况下根据测量到的光脉冲之间的延时间隔实时地对各路光源输出的光脉冲的延时位置进行调整和对齐。
25.应当理解，尽管图1示出的量子通信系统是基于时间相位编码的量子通信系统，但是本实用新型并不限于此，根据需要，本实用新型的用于量子通信系统的光源调谐装置同样可应用于其他类型（例如，基于偏振编码）的量子通信系统中实时地对各路光源输出的光脉冲的延时位置进行调整和对齐，用以提升量子通信系统的合束精度，确保量子密钥的安全性。
26.另外，尽管已参照优选实施例表示和描述了本技术，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本技术的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。