(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210790007.2 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 重庆连芯智能科技研究院有限公司 地址 400021 重庆市江北区盘溪 七支路11 号23层7号 (72)发明人 马晓燠　李成平　涂鸿　杨奇龙　 刘少平　贾天豪　游双慧　 (74)专利代理 机构 重庆智慧之源知识产权代理 事务所(普通 合伙) 50234 专利代理师 余洪 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种光量子密钥分发系统 (57)摘要 本发明提供一种光量子密钥分发系统， 包括 接收端， 接收端包括调焦次镜、 偏转镜、 分光镜、 单收型量子密钥分发设备和哈特曼波前传感器； 调焦次镜用于接收携带有密钥信息的单光子光 束； 然后依次经过偏转镜与分光镜， 通过偏转镜 调整光束方向后利用分光镜将光束分为两路； 一 路进入单收型量子密钥分发设备， 另一路进入哈 特曼波前传感器； 哈特曼波前传感器用于反馈光 斑信息， 以基于光斑信息对调焦次镜的焦距和偏 转镜的位置进行调整， 以校正大气湍流的影响； 单收型量子密钥分发设备用于随机选取一对基 矢与发射端进行交互， 完成光量子密钥分发； 可 有效接收发射端的单光子， 提高信号光量子密钥 分发成功率， 改善通信质量。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115276967 A 2022.11.01 CN 115276967 A 1.一种光量子密钥分发系统， 包括接收端， 其特征在于， 所述接收端包括调焦次镜、 偏 转镜、 分光镜、 单收型量子密钥分发设备和哈特曼波 前传感器； 所述调焦次镜用于接收携带 有密钥信息的单光子光束； 然后依 次经过所述偏转镜与所述分光镜， 通过所述偏转镜调整 光束方向后利用所述分光镜将光束分为两路； 一路进入所述单收型量子密钥 分发设备， 另 一路进入所述哈特曼波前传感器； 所述哈特曼波前传感器用于反馈光斑信息， 以基于光斑 信息对所述调焦次镜的焦距和所述偏转镜的位置进行调整， 以校正大气湍流的影响； 所述 单收型量子密钥分发设备用于随机选取一对基矢与发射端进行交互， 完成光量子密钥分 发。 2.如权利要求1所述的光量子密钥分发系统， 其特征在于， 所述调焦次镜为大尺寸调焦 次镜， 其尺寸范围为Φ15 0mm～Φ500mm。 3.如权利要求1所述的光量子密钥分发系统， 其特征在于， 所述单收型量子密钥分发设 备通过舍弃与发射端之间不同基矢的比特， 将剩 下保留的比特还原成其共有的密钥， 从而 完成光量子密钥的分发。 4.如权利要求1所述的光量子密钥分发系统， 其特征在于， 所述光量子密钥分发系统还 包括发射端， 所述发射端包括单发型量子密钥分发设备、 透镜、 反射镜和衰减片， 所述单发 型量子密钥分发设备用于基于待分发密钥信息生成并发射偏振光， 依 次经过透镜、 反射镜 和衰减镜使其变成单光子光束并发射。 5.如权利要求4所述的光量子密钥分发系统， 其特征在于， 所述单发型量子密钥分发设 备通过偏振编码或相位编码方式发射。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115276967 A 2一种光量子密钥分发系统 技术领域 [0001]本发明涉及量子通信技 术领域， 尤其涉及一种光 量子密钥分发系统。 背景技术 [0002]随着社会的不断发展和进步， 人们对信息加密的需求也不断升高。 经典密码学中 的加密方案大多建立在计算复杂度基础上， 但这些复杂的计算在量子计算机诞生后 将较容 易被实现。 随着量子力学研究的进一步深入， 基于量子密钥分发(Quantum  Key  Distribution， QKD)的量子保密通信在信息加密领域应用十分广泛， QKD能够满足 “产生真 随机密钥 ”和“安全分发密钥 ”的两个条件而保证量子保密通信的无条件安全性。 因此量子 密钥分发已经成为国内外的研究热点， 且是目前量子技 术领域中最成熟的一种技 术。 [0003]目前常采用传统的光纤信道进行量子密钥分发， 发射端通过随机产生一个比特 (量子位， 也称量子比特， Quantum  Bit， 简称qub it)， 并随机选取一对正交态(基矢)从而制 备出一个随机的量子态， 然后再将这个单光子通过光纤通道传输给接 收端， 接收端通过随 机选取一对基矢与发射端 进行交互， 从而完成密钥的分发。 [0004]目前针对在特殊环境常采用传统的光纤通道实现量子密钥分发， 该密钥分发方式 主要是通过光纤或网线将单光子传输到接 收端， 但该种密钥分发系统受到光纤资源有限， 成本较大的 限制， 特别是进行跨江跨湖的密钥分发时， 由于其光纤资源紧张， 独立搭建光纤 成本较大的情况 下， 会严重制约量子保密通信的发展。 [0005]针对无法使用光纤通道进行密钥分发的场景时， 目前已有实验通过自由通道利用 激光传输能力实现密钥成功分发， 但在实际应用中该种密钥分发方式发出的光子在传输过 程中， 容易受到近地表大气湍流的影响， 造成激光发生偏移和抖动， 从而造成到达接收方的 光子就会越少， 而近地表环境所带来的噪声却在不断积累， 最终导致误码率会越来越高。 当 误码率超过一定界限时， 系统便不能再产生安全密钥。 也即实际应用中由于地理环境复杂 (如： 宽江广湖、 高山深谷)， 光子在大气环境中传输过程中容易受到近地表大气湍流的影 响， 因此如何保证在几公里甚至几十公里范围内的量子密钥的成功分发， 提高通信质量， 成 为了量子保密通信发展的关键性问题。 发明内容 [0006]本发明提供的一种光量子密钥分发系统， 主要解决的技术问题是： 由于存在大气 湍流影响导 致光量子密钥分发成功率低， 通信质量差 。 [0007]为解决上述技术问题， 本发明提供一种光量子密钥分发系统， 包括接收端， 所述接 收端包括调焦次镜、 偏转镜、 分光镜、 单收型量子密钥分发设备和哈特曼波前传感器； 所述 调焦次镜用于接收携带有密钥信息的单光子光束； 然后依次经过所述偏转镜与所述分光 镜， 通过所述偏转镜调整光束方向后利用所述分光镜将光束分为两路； 一路进入所述单收 型量子密钥分发设备， 另一路进入所述哈特曼波前传感器； 所述哈特曼波前传感器用于反 馈光斑信息， 以基于光斑信息对所述调焦次镜的焦距和所述偏转镜的位置进行调整， 以校说　明　书 1/3 页 3 CN 115276967 A 3