本發(fā)明涉及光保密通信，特別涉及一種用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊。
背景技術(shù)：
：：1、量子密鑰分發(fā)（qkd）可以抵御來自量子計算機的威脅，在保密通信中具有重要作用。qkd?的編碼方式可分為兩大類：離散變量（dv）?和連續(xù)變量?（cv）。其中，dv編碼對信道損耗有著較高的容忍度，能保證在長距離下穩(wěn)定地傳輸信息，適合用于長距離通信。而在短距離通信場景下，cv編碼則展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，它能夠?qū)崿F(xiàn)比dv編碼更高的密鑰速率，滿足短距離、高數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枨?。因此，對于不同的通信場景，不同的通信距離需要不同的編碼方式。2、由于qkd的基本結(jié)構(gòu)是點對點通信，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中需要在不同節(jié)點部署發(fā)送端和接收端，考慮到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與成本優(yōu)化，通信網(wǎng)絡(luò)往往包含多種類型的鏈路。有些鏈路距離較近，且可能需要與大量的經(jīng)典通信數(shù)據(jù)通道共存，cv編碼能輕松地通過波分復(fù)用技術(shù)與同一根光纖中的經(jīng)典通信共傳，同時其硬件成本可能低于dv編碼硬件，特別是不需要單光子探測器這一點，為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)節(jié)約了成本。然而，其他鏈路可能更注重對信道損耗的抵御能力，如遠距離場景，這時dv編碼就更為合適。一個可切換的編碼模塊能根據(jù)不同鏈路特性靈活選擇編碼方式，避免了為不同鏈路單獨配備不同編碼硬件的高昂成本。3、論文grande?i?h?l等人“adaptable?transmitter?for?discrete?andcontinuous?variable?quantum?key?distribution”.?optics?express,?2021,?29(10):14815-14827.采用三個幅度調(diào)制器和一個強度調(diào)制器可分別實現(xiàn)dv相位編碼和cv編碼，然而無法實現(xiàn)偏振編碼，且需要的調(diào)制器數(shù)量較多，使得調(diào)制電路復(fù)雜，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。專利cn116155495b提出一種編碼方式可切換的qkd編碼模塊，然而只能實現(xiàn)dv編碼中的偏振或相位編碼之間的切換，無法實現(xiàn)cv編碼，在組網(wǎng)應(yīng)用中的適應(yīng)性不高。技術(shù)實現(xiàn)思路1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在以上缺陷，本發(fā)明提出一種用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊。2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：3、一種用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，包括第一環(huán)形器cir1、偏振分束器pbs、調(diào)相器pm、第一光開關(guān)os1和反射模塊，4、cir1第一端口的保偏光纖進行45°光纖熔接；5、cir1的第二端口連接pbs的一個輸入端口；第三端口作為編碼模塊的輸出端口；6、pbs的兩個輸出端口分別連接pm的一個端口和os1的一個輸入端口；7、os1的兩個輸出端口分別連接pm的另一個端口和反射模塊；8、os1的另一個輸入端口連接pbs的另一個輸入端口；9、連接pbs與pm的光纖長度等于連接pbs和os1的光纖以及連接os1與pm的光纖長度之和；10、反射模塊用于反射光脈沖，并能夠使光脈沖的偏振態(tài)保持不變或旋轉(zhuǎn)90°；11、當os1使pbs與pm之間的光路導(dǎo)通時，編碼模塊可實現(xiàn)連續(xù)變量編碼；12、當os1使pbs與反射模塊之間的光路導(dǎo)通時，編碼模塊可實現(xiàn)相位編碼或偏振編碼；其中，當反射模塊反射光信號且不改變其偏振態(tài)時，編碼模塊實現(xiàn)相位編碼；當反射模塊反射光信號且使其偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°時，編碼模塊實現(xiàn)偏振編碼。13、優(yōu)選地，反射模塊包括第一反射鏡m1和可調(diào)四分之一波片vqwp，os1與vqwp連接后與m1相連；14、vqwp的主軸方向與保偏光纖慢軸的夾角可調(diào)整為0°和45°。15、優(yōu)選地，反射模塊包括第二光開關(guān)os2、第二反射鏡m2、第三反射鏡m3和第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊，16、第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊用于使往返經(jīng)過其的光脈沖偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°；17、os1與os2的輸入端口相連；18、os2的一個輸出端口直接連接m2；19、os2的另一個輸出端口連接第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊后與m3相連。20、優(yōu)選地，反射模塊包第三光開關(guān)os3、第四反射鏡m4和第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊，21、第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊用于使往返經(jīng)過其的光脈沖偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°；22、os1與os3的一個輸入端口相連；23、os3的一個輸出端口直接連接m4；24、os3的另一個輸出端口連接第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊后與os3的另一個輸入端口相連。25、優(yōu)選地，第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊為四分之一波片qwp，其主軸方向與保偏光纖慢軸的夾角為45°。26、優(yōu)選地，第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊為法拉第旋轉(zhuǎn)器fr，其偏振旋轉(zhuǎn)角度為45°。27、優(yōu)選地，反射模塊包第二環(huán)形器cir2、第四光開關(guān)os4和第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊，28、os1與cir2的第二端口相連；29、cir2的第三端口、第一端口分別連接os4的一個輸出端口和一個輸出端口；30、os4的另一個輸入端口連接第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊后與其另一個輸出端口相連。31、優(yōu)選地，第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊為半波片hwp，其主軸方向與保偏光纖慢軸的夾角為45°。32、優(yōu)選地，第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊為保偏光纖90°熔接。33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：34、本發(fā)明提出一種用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，不僅可以實現(xiàn)連續(xù)變量編碼和離散變量編碼的切換，還可以實現(xiàn)離散變量中偏振編碼和相位編碼的切換，僅需一個相位調(diào)制器，結(jié)構(gòu)較為簡單，應(yīng)用于量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中可實現(xiàn)根據(jù)實際場景需求進行自適應(yīng)編碼模式切換，具有較好的兼容性和適應(yīng)性。技術(shù)特征：1.一種用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，包括第一環(huán)形器cir1、偏振分束器pbs、調(diào)相器pm、第一光開關(guān)os1和反射模塊，2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，反射模塊包括第一反射鏡m1和可調(diào)四分之一波片vqwp，os1與vqwp連接后與m1相連；3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，反射模塊包括第二光開關(guān)os2、第二反射鏡m2、第三反射鏡m3和第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊，4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，反射模塊包第三光開關(guān)os3、第四反射鏡m4和第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊，5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊為四分之一波片qwp，其主軸方向與保偏光纖慢軸的夾角為45°。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，第一偏振旋轉(zhuǎn)模塊為法拉第旋轉(zhuǎn)器fr，其偏振旋轉(zhuǎn)角度為45°。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，反射模塊包第二環(huán)形器cir2、第四光開關(guān)os4和第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊，8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊為半波片hwp，其主軸方向與保偏光纖慢軸的夾角為45°。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，其特征在于，第二偏振旋轉(zhuǎn)模塊為保偏光纖90°熔接。技術(shù)總結(jié)本發(fā)明屬于光保密通信
技術(shù)領(lǐng)域：
：，公開了一種用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的離散和連續(xù)變量自適應(yīng)編碼模塊，當光開關(guān)使偏振分束器與調(diào)相器之間的光路導(dǎo)通時，編碼模塊可實現(xiàn)連續(xù)變量編碼；當光開關(guān)使偏振分束器與反射模塊之間的光路導(dǎo)通時，編碼模塊可實現(xiàn)相位編碼或偏振編碼；當反射模塊反射光信號且不改變其偏振態(tài)時，編碼模塊實現(xiàn)相位編碼；當反射模塊反射光信號且使其偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°時，編碼模塊實現(xiàn)偏振編碼。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)連續(xù)變量編碼和離散變量編碼的切換，還可以實現(xiàn)離散變量中偏振編碼和相位編碼的切換，僅需一個相位調(diào)制器，應(yīng)用于量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中可實現(xiàn)根據(jù)實際場景需求進行自適應(yīng)編碼模式切換，具有較好的兼容性和適應(yīng)性。技術(shù)研發(fā)人員：王士通,周宏飛,徐凌瀟,陳鵬,王慎,徐輝,潘伊特,任鑫威受保護的技術(shù)使用者：浙江之江數(shù)安量子科技有限公司技術(shù)研發(fā)日：技術(shù)公布日：2025/5/15