用于量子密钥分发的光芯片及量子密钥分发系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115955299A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202111180281.X(22)申请日2021.10.08(71)申请人科大国盾量子技术股份有限公司地址230088安徽省合肥市高新区望江西路800号合肥创新产业园D3楼(72)发明人汤艳琳刘仁德许穆岚栗帅(74)专利代理机构北京云嘉湃富知识产权代理有限公司11678专利代理师程凌军(51)Int.Cl.H04L9/08(2006.01)H04B10/70(2013.01)权利要求书3页说明书10页附图2页(54)发明名称用于量子密钥分发的光芯片及量子密钥分发系统(57)摘要本发明提出了一种用于量子密钥分发的光芯片，以及基于该光芯片实现的量子密钥分发系统。该光芯片能够以简单、稳定且易于控制的光路结构满足多种协议的编码需求，同时还允许基于不同协议的编码过程均具有低的光学损耗，以及能够以低的功耗提供芯片调控功能。CN115955299ACN115955299A权利要求书1/3页1.一种用于量子密钥分发的光芯片，其包括第一强度调制模块、第二强度调制模块和第一相位调制模块，且形成有第一光信号输入接口、第二光信号输入接口和第一光信号输出接口；所述第一和第二光信号输入接口被设置用于允许光信号输入所述光芯片；所述第一光信号输出接口被设置用于允许从所述光芯片向外输出光信号；所述第一强度调制模块被设置用于对经所述第一光信号输入接口输入的光信号进行强度调制，以使不同量子态的光信号之间满足预设光强关系；所述第二强度调制模块被设置用于对经所述第二光信号输入接口输入的光信号或者由所述第一强度调制模块输出的光信号进行强度调制，以在所述光信号上实现诱骗态编码；所述第一相位调制模块被设置用于对所述光信号进行相位调制，以在所述光信号上实现相位编码。2.如权利要求1所述的光芯片，其中，所述第一和/或第二强度调制模块包括等臂干涉仪；所述等臂干涉仪具有两个多模干涉耦合器、形成于所述两个多模干涉耦合器之间的第一和第二臂、以及设置于所述第一和/或第二臂上的相位调制器。3.如权利要求2所述的光芯片，其中，所述等臂干涉仪的第一和/或第二臂上设有相移器，用于寻找所述等臂干涉仪的最佳工作点。4.如权利要求3所述的光芯片，其中，所述相位调制器为载流子色散型相位调制器，并且/或者所述相移器为热调谐型相移器。5.如权利要求1所述的光芯片，其还包括：用于对同步光信号进行功率控制的同步光路；以及/或者，用于将由所述第一光信号输出接口输出的光信号衰减至预设水平的衰减监控模块。6.如权利要求5所述的光芯片，其中，所述衰减监控模块包括可调衰减器和第五多模干涉耦合器；所述可调衰减器被设置用于允许对所述光信号进行衰减；所述第五多模干涉耦合器被设置用于将由所述可调衰减器输出的光信号分光，形成光芯片输出光信号和输出光强监控光信号，所述输出光强监控光信号用于允许监测所述光芯片输出光信号的光强。7.如权利要求6所述的光芯片，其中，所述第五多模干涉耦合器为2＊2的多模干涉耦合器；并且，所述衰减监控模块还包括监控光电二极管，其被设置成连接所述第五多模干涉耦合器，以允许对经所述第一光信号输出接口反向注入所述光芯片的攻击光进行监测。8.如权利要求5所述的光芯片，其中，所述同步光路包括可调衰减器和第六多模干涉耦合器；所述可调衰减器被设置用于允许对所述同步光信号的功率进行控制；所述第六多模干涉耦合器被设置用于将由所述可调衰减器输出的同步光信号分光，形成同步光输出信号和同步光监控信号，所述同步光监控信号用于允许监测所述同步光输出信号的光强。2CN115955299A权利要求书2/3页9.如权利要求6所述的光芯片，其还形成有输出光强监控接口、同步光输入接口和同步光输出接口；输出光强监控接口被设置用于允许所述输出光强监控光信号从所述光芯片向外输出；所述同步光输入接口被设置用于允许所述同步光信号输入所述光芯片；所述同步光输出接口被设置用于允许同步光信号从所述光芯片向外输出。10.如权利要求1‑9中任一项所述的光芯片，其还包括第三强度调制模块，且在经所述第一和第二光信号输入接口中的任何一个输入所述光芯片的光信号为连续光时，所述第一、第二和第三强度调制模块中的一个被设置用于允许对所述光信号进行斩波，将连续光变为脉冲光；所述第一、第二和第三强度调制模块中的另一个被设置用于允许对所述光信号进行诱骗态编码；所述第一、第二和第三强度调制模块中的又一个被设置用于允许实现所述光信号在参考光脉冲和量子光脉冲之间的切换。11.如权利要求10所述的光芯片，其中，所述第三强度调制模块包括等臂干涉仪，其具有两个多模干涉耦合器、形成于所述两个多模干涉耦合器之间的第一和第二臂、以及设置于所述第一和/或第二臂上的相位调