基于bb84协议的量子密码教学系统的实验光路的制作方法
专利名称：基于bb84协议的量子密码教学系统的实验光路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种量子保密通信装置，尤其是一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路。
背景技术：
现代密码学体系主要基于计算的单向性，其安全性仅有经验保证；量子计算机将使快速分解质因子算法成为可能，从而现有密码体系的基础不复存在。量子保密通信是不同于经典通信的保密通信方式，其具有理论上可被证明的绝对安全性。量子密钥分发 (Quantum Key Distribution)通过操纵和传送量子比特(Qubit)的方法，可在两地之间分发任意长度的一串相同的随机数，即密钥；可以使用该随机数对需要传输的信息进行加密。 如果采用“一次一密”(One-Time I^ad)的方式加解密经典信息，则可以保证传输信息的无条件安全。作为绝对安全的通信方式，量子信息的研究得到了业界广泛的关注，并将在未来得到广泛应用。为了使高校在校学生能熟悉量子通信的主流协议及掌握量子密钥分发的基本原理，有必要研发一套实验教学用的量子密码教学系统，而量子密码教学系统的实验光路是该系统的重要组成部分。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能够让学生动手调试、便于学生理解和掌握密钥分发原理的基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，包括用于接收发射方的第一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤与检偏器相连，检偏器通过第二、三、四光纤合束器与接收方的单光子探测器相连。由上述技术方案可知，本实用新型可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试， 完成量子密钥分发的过程，并通过加密传输一副图片直观的理解密钥分发与实际有错误出现的分发过程，从而掌握量子密钥分发的基本原理。学生可以选择对原始数据进行分析，自己完成原始数据到成码的后处理过程，加深对量子密钥分发过程的理解。
图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，包括用于接收发射方的第
一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤3与检偏器相连，检偏器通过第
二、三、四光纤合束器7、8、9与接收方的单光子探测器相连，如图1所示。[0009]如图1所示，所述的起偏器包括用于接收第一、二激光器所发射激光的第一起偏器1，以及用于接收第三、四激光器所发射激光的第二起偏器2，第一、二起偏器1、2分别与发射方的偏振控制器相连。如图1所示，所述发射方的偏振控制器依次通过第一光纤合束器6、可调衰减器与光纤3相连，所述的检偏器包括第一、二检偏器4、5，所述的光纤3通过光纤分束器与接收方的偏振控制器相连，接收方的偏振控制器分别与第一、二检偏器4、5相连，第一、二检偏器 4、5通过第二、三、四光纤合束器7、8、9与接收方的单光子探测器相连。第一检偏器4的一端与第二光纤合束器7直接相连，第一检偏器4的另一端经过若干跳线后再与第二光纤合束器7相连。同样，第二检偏器5的一端与第三光纤合束器8 直接相连，第二检偏器5的另一端经过若干跳线后再与第三光纤合束器8相连。接下来，第二光纤合束器7直接与第四光纤合束器9直接相连，第三光纤合束器8经过若干跳线后再与第四光纤合束器9相连。这样，调整若干跳线的具体数量，使得经过第一、二检偏器4、5 后，四路光到达单光子探测器的路径依次多增加一定数量的跳线，这就使四路光到达探测器的时间分别不同，从而实现单光子探测器的时分复用。在工作时，发射方在主机的控制下控制四路激光器——第一、二、三、四激光器发出激光，再连到本实验光路进行调节。本实验光路通过可调衰减器使发射方发出的光衰减到单光子量级，通过偏振控制器调节光的偏振态，即设置发射方随机发射的偏振态和接收方所使用的测量基矢，经过检偏器后四路光通过第二、三、四光纤合束器7、8、9最终合束成一路，送给接收方的单光子探测器。接收方接收到的信号与主机交互，可以通过主机界面观察实验结果。本实用新型容许对实验光路的多种参数进行调试，可以帮助学生加深对量子密钥分发的过程的理解；通过接收分束和光纤合束，减少了使用贵重器件的需要，具有良好的教学演示性和较强的实用性。
权利要求1.一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，其特征在于包括用于接收发射方的第一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤(3)与检偏器相连，检偏器通过第二、三、四光纤合束器(7、8、9)与接收方的单光子探测器相连。
2.根据权利要求1所述的基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，其特征在于所述的起偏器包括用于接收第一、二激光器所发射激光的第一起偏器(1)，以及用于接收第三、四激光器所发射激光的第二起偏器(2)，第一、二起偏器(1、2)分别与发射方的偏振控制器相连。
3.根据权利要求2所述的基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，其特征在于所述发射方的偏振控制器依次通过第一光纤合束器(6)、可调衰减器与光纤(3)相连， 所述的检偏器包括第一、二检偏器(4、5)，所述的光纤(3)通过光纤分束器与接收方的偏振控制器相连，接收方的偏振控制器分别与第一、二检偏器(4、5)相连，第一、二检偏器(4、5) 通过第二、三、四光纤合束器(7、8、9)与接收方的单光子探测器相连。
专利摘要本实用新型涉及一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，包括用于接收发射方的第一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤与检偏器相连，检偏器通过第二、三、四光纤合束器与接收方的单光子探测器相连。本实用新型可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试，完成量子密钥分发的过程，并通过加密传输一副图片直观的理解密钥分发与实际有错误出现的分发过程，从而掌握量子密钥分发的基本原理。
文档编号G09B19/00GK201965800SQ20112006270
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者刘洋, 李晓刚, 陈腾云 申请人:安徽量子通信技术有限公司
技术领域：
本实用新型涉及一种量子保密通信装置，尤其是一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路。
背景技术：
现代密码学体系主要基于计算的单向性，其安全性仅有经验保证；量子计算机将使快速分解质因子算法成为可能，从而现有密码体系的基础不复存在。量子保密通信是不同于经典通信的保密通信方式，其具有理论上可被证明的绝对安全性。量子密钥分发 (Quantum Key Distribution)通过操纵和传送量子比特(Qubit)的方法，可在两地之间分发任意长度的一串相同的随机数，即密钥；可以使用该随机数对需要传输的信息进行加密。 如果采用“一次一密”(One-Time I^ad)的方式加解密经典信息，则可以保证传输信息的无条件安全。作为绝对安全的通信方式，量子信息的研究得到了业界广泛的关注，并将在未来得到广泛应用。为了使高校在校学生能熟悉量子通信的主流协议及掌握量子密钥分发的基本原理，有必要研发一套实验教学用的量子密码教学系统，而量子密码教学系统的实验光路是该系统的重要组成部分。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能够让学生动手调试、便于学生理解和掌握密钥分发原理的基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，包括用于接收发射方的第一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤与检偏器相连，检偏器通过第二、三、四光纤合束器与接收方的单光子探测器相连。由上述技术方案可知，本实用新型可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试， 完成量子密钥分发的过程，并通过加密传输一副图片直观的理解密钥分发与实际有错误出现的分发过程，从而掌握量子密钥分发的基本原理。学生可以选择对原始数据进行分析，自己完成原始数据到成码的后处理过程，加深对量子密钥分发过程的理解。
图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，包括用于接收发射方的第
一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤3与检偏器相连，检偏器通过第
二、三、四光纤合束器7、8、9与接收方的单光子探测器相连，如图1所示。[0009]如图1所示，所述的起偏器包括用于接收第一、二激光器所发射激光的第一起偏器1，以及用于接收第三、四激光器所发射激光的第二起偏器2，第一、二起偏器1、2分别与发射方的偏振控制器相连。如图1所示，所述发射方的偏振控制器依次通过第一光纤合束器6、可调衰减器与光纤3相连，所述的检偏器包括第一、二检偏器4、5，所述的光纤3通过光纤分束器与接收方的偏振控制器相连，接收方的偏振控制器分别与第一、二检偏器4、5相连，第一、二检偏器 4、5通过第二、三、四光纤合束器7、8、9与接收方的单光子探测器相连。第一检偏器4的一端与第二光纤合束器7直接相连，第一检偏器4的另一端经过若干跳线后再与第二光纤合束器7相连。同样，第二检偏器5的一端与第三光纤合束器8 直接相连，第二检偏器5的另一端经过若干跳线后再与第三光纤合束器8相连。接下来，第二光纤合束器7直接与第四光纤合束器9直接相连，第三光纤合束器8经过若干跳线后再与第四光纤合束器9相连。这样，调整若干跳线的具体数量，使得经过第一、二检偏器4、5 后，四路光到达单光子探测器的路径依次多增加一定数量的跳线，这就使四路光到达探测器的时间分别不同，从而实现单光子探测器的时分复用。在工作时，发射方在主机的控制下控制四路激光器——第一、二、三、四激光器发出激光，再连到本实验光路进行调节。本实验光路通过可调衰减器使发射方发出的光衰减到单光子量级，通过偏振控制器调节光的偏振态，即设置发射方随机发射的偏振态和接收方所使用的测量基矢，经过检偏器后四路光通过第二、三、四光纤合束器7、8、9最终合束成一路，送给接收方的单光子探测器。接收方接收到的信号与主机交互，可以通过主机界面观察实验结果。本实用新型容许对实验光路的多种参数进行调试，可以帮助学生加深对量子密钥分发的过程的理解；通过接收分束和光纤合束，减少了使用贵重器件的需要，具有良好的教学演示性和较强的实用性。
权利要求1.一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，其特征在于包括用于接收发射方的第一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤(3)与检偏器相连，检偏器通过第二、三、四光纤合束器(7、8、9)与接收方的单光子探测器相连。
2.根据权利要求1所述的基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，其特征在于所述的起偏器包括用于接收第一、二激光器所发射激光的第一起偏器(1)，以及用于接收第三、四激光器所发射激光的第二起偏器(2)，第一、二起偏器(1、2)分别与发射方的偏振控制器相连。
3.根据权利要求2所述的基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，其特征在于所述发射方的偏振控制器依次通过第一光纤合束器(6)、可调衰减器与光纤(3)相连， 所述的检偏器包括第一、二检偏器(4、5)，所述的光纤(3)通过光纤分束器与接收方的偏振控制器相连，接收方的偏振控制器分别与第一、二检偏器(4、5)相连，第一、二检偏器(4、5) 通过第二、三、四光纤合束器(7、8、9)与接收方的单光子探测器相连。
专利摘要本实用新型涉及一种基于BB84协议的量子密码教学系统的实验光路，包括用于接收发射方的第一、二、三、四激光器所发射激光的起偏器，起偏器通过光纤与检偏器相连，检偏器通过第二、三、四光纤合束器与接收方的单光子探测器相连。本实用新型可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试，完成量子密钥分发的过程，并通过加密传输一副图片直观的理解密钥分发与实际有错误出现的分发过程，从而掌握量子密钥分发的基本原理。
文档编号G09B19/00GK201965800SQ20112006270
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者刘洋, 李晓刚, 陈腾云 申请人:安徽量子通信技术有限公司
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