本申請(qǐng)涉及量子加密通信，特別是涉及一種量子加密的通訊系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備及車輛。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)保密通信主要以對(duì)稱加密與非對(duì)稱加密為主，在加解密過程中需要消耗算力資源，導(dǎo)致傳輸速度下降。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)的迅速發(fā)展，通信信息量爆炸增長(zhǎng)、通信環(huán)境的復(fù)雜程度不斷提升，傳統(tǒng)保密通信已無(wú)法滿足高效和安全的需求。

2、相較于傳統(tǒng)保密通信，量子保密通信運(yùn)用量子加密技術(shù)進(jìn)行編碼傳輸，基于量子不可復(fù)制的特性，保證傳輸信號(hào)的安全性，且具有即時(shí)通信的潛力。目前量子保密通信中通過由發(fā)射端（又稱alice）發(fā)射4種偏振態(tài)（如0°、45°、90°、135°）的偏振光，攜帶“0”或“1”信息，接收端（又稱bob）通過水平垂直測(cè)量基和對(duì)角測(cè)量基檢測(cè)偏振光，得到檢測(cè)結(jié)果，alice與bob透過討論與比對(duì)，即可得到解密的訊息。

3、為了提升量子加密的復(fù)雜性和安全性，需要引入多于4種偏振態(tài)的量子通信協(xié)議，顯然，目前發(fā)射4種偏振態(tài)的發(fā)射端已無(wú)法滿足實(shí)際的通信和加密需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種量子加密的通訊系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備及車輛，能夠制備水平偏振光、垂直偏振光、第一對(duì)角偏振光、第二對(duì)角偏振光、第一正交偏振光和第二正交偏振光，提升通信安全性。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N量子加密的通訊系統(tǒng)，系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端包括光發(fā)射裝置、外部偏振調(diào)節(jié)單元、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元、第一偏振分束器以及第二偏振分束器；

3、光發(fā)射裝置通過主光路與第一偏振分束器的輸入端連接；第一偏振分束器的第一輸出端通過第一子光路與第二偏振分束器的第一輸入端連接；第一偏振分束器的第二輸出端通過第二子光路與第二偏振分束器的第二輸入端連接；第二偏振分束器的輸出端通過光纖與接收端連接；

4、其中，外部偏振調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)主光路的偏振光的偏振態(tài)，還用于調(diào)節(jié)第二偏振分束器輸出的偏振光的偏振態(tài)；

5、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)第一子光路的偏振光的偏振態(tài)，還用于調(diào)節(jié)第二子光路的偏振光的偏振態(tài)；

6、發(fā)射端，用于將待傳輸數(shù)據(jù)編譯為若干個(gè)線偏振光，通過光纖傳輸給接收端；線偏振光包括水平偏振光、垂直偏振光、第一對(duì)角偏振光、第二對(duì)角偏振光、第一正交偏振光和第二正交偏振光中的至少一種；

7、接收端，用于對(duì)線偏振光進(jìn)行譯碼，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，外部偏振調(diào)節(jié)單元包括第一半波片和第二半波片；第一半波片設(shè)置于主光路上，第二半波片設(shè)置于第二偏振分束器的輸出端與光纖之間。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元包括第三半波片和第四半波片；第三半波片設(shè)置于第一子光路上，第四半波片設(shè)置于第二子光路上。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射端還包括第一反射鏡和第二反射鏡；第一反射鏡設(shè)置于第一子光路上，第二反射鏡設(shè)置于第二子光路上。

11、第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種量子加密的通訊方法，所述方法應(yīng)用于量子加密的通訊系統(tǒng)的發(fā)射端；系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端包括光發(fā)射裝置、外部偏振調(diào)節(jié)單元、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元、第一偏振分束器以及第二偏振分束器；

12、光發(fā)射裝置通過主光路與第一偏振分束器的輸入端連接；第一偏振分束器的第一輸出端通過第一子光路與第二偏振分束器的第一輸入端連接；第一偏振分束器的第二輸出端通過第二子光路與第二偏振分束器的第二輸入端連接；第二偏振分束器的輸出端通過光纖與接收端連接；

13、其中，外部偏振調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)主光路的偏振光的偏振態(tài)，還用于調(diào)節(jié)第二偏振分束器輸出的偏振光的偏振態(tài)；

14、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)第一子光路的偏振光的偏振態(tài)，還用于調(diào)節(jié)第二子光路的偏振光的偏振態(tài)；

15、所述方法包括：

16、將待傳輸數(shù)據(jù)編譯為若干個(gè)線偏振光，通過光纖傳輸給接收端，以指示接收端對(duì)線偏振光進(jìn)行譯碼，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)；線偏振光包括水平偏振光、垂直偏振光、第一對(duì)角偏振光、第二對(duì)角偏振光、第一正交偏振光和第二正交偏振光中的至少一種。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，將待傳輸數(shù)據(jù)編譯為若干個(gè)線偏振光，包括：

18、將待傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制字符串；

19、將二進(jìn)制字符串拆分為若干個(gè)數(shù)據(jù)單元；每個(gè)數(shù)據(jù)單元包括兩個(gè)位元的字符；

20、將若干個(gè)數(shù)據(jù)單元編譯為若干個(gè)線偏振光。

21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，將若干個(gè)數(shù)據(jù)單元編譯為若干個(gè)線偏振光，包括：

22、確定目標(biāo)編碼策略；目標(biāo)編碼策略定義有數(shù)據(jù)單元與線偏振光之間的映射關(guān)系；

23、根據(jù)目標(biāo)編碼策略，將若干個(gè)數(shù)據(jù)單元編譯為若干個(gè)線偏振光。

24、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：

25、通過與接收端進(jìn)行協(xié)商，與接收端約定目標(biāo)解碼策略；接收端基于目標(biāo)解碼策略對(duì)線偏振光進(jìn)行譯碼，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)。

26、第三方面，本申請(qǐng)還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括如上第一方面所述的發(fā)射端或接收端，還包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上第二方面所述的量子加密的通訊方法的步驟。

27、第四方面，本申請(qǐng)還提供了一種車輛，所述車輛包括如上第三方面所述的計(jì)算機(jī)設(shè)備。

28、上述量子加密的通訊系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備及車輛，發(fā)射端能夠制備水平偏振光、垂直偏振光、第一對(duì)角偏振光、第二對(duì)角偏振光、第一正交偏振光和第二正交偏振光，不僅能夠滿足4種偏振態(tài)的量子通信協(xié)議，還能夠滿足多于4種偏振態(tài)的量子通信協(xié)議。發(fā)射端將待傳輸數(shù)據(jù)編譯為若干個(gè)線偏振光，通過光纖傳輸給接收端，能夠提升傳輸編碼的復(fù)雜性，進(jìn)而提升通信安全性。

技術(shù)特征：

1.一種量子加密的通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端；所述發(fā)射端包括光發(fā)射裝置、外部偏振調(diào)節(jié)單元、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元、第一偏振分束器以及第二偏振分束器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外部偏振調(diào)節(jié)單元包括第一半波片和第二半波片；所述第一半波片設(shè)置于所述主光路上，所述第二半波片設(shè)置于所述第二偏振分束器的輸出端與所述光纖之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元包括第三半波片和第四半波片；所述第三半波片設(shè)置于所述第一子光路上，所述第四半波片設(shè)置于所述第二子光路上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射端還包括第一反射鏡和第二反射鏡；所述第一反射鏡設(shè)置于所述第一子光路上，所述第二反射鏡設(shè)置于所述第二子光路上。

5.一種量子加密的通訊方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于量子加密的通訊系統(tǒng)的發(fā)射端；所述系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端；所述發(fā)射端包括光發(fā)射裝置、外部偏振調(diào)節(jié)單元、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元、第一偏振分束器以及第二偏振分束器；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述將待傳輸數(shù)據(jù)編譯為若干個(gè)線偏振光，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將所述若干個(gè)數(shù)據(jù)單元編譯為若干個(gè)線偏振光，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的發(fā)射端或接收端，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備還包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求5至8中任意一項(xiàng)所述的方法的步驟。

10.一種車輛，其特征在于，所述車輛包括如權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種量子加密的通訊系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備及車輛。該系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端，發(fā)射端包括光發(fā)射裝置、外部偏振調(diào)節(jié)單元、內(nèi)部偏振調(diào)節(jié)單元、第一偏振分束器以及第二偏振分束器。該發(fā)射端能夠制備水平偏振光、垂直偏振光、第一對(duì)角偏振光、第二對(duì)角偏振光、第一正交偏振光和第二正交偏振光，不僅能夠滿足4種偏振態(tài)的量子通信協(xié)議，還能夠滿足多于4種偏振態(tài)的量子通信協(xié)議。發(fā)射端將待傳輸數(shù)據(jù)編譯為若干個(gè)線偏振光，通過光纖傳輸給接收端，能夠提升傳輸編碼的復(fù)雜性，進(jìn)而提升通信安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：章翔威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：業(yè)成科技（成都）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26