用于量子通信的发射端、接收端和系统的制作方法

1.本实用新型涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子通信的发射端、接收端和系统。


背景技术：

2.在基于自由空间的量子通信系统中，发射端通过光源（诸如，激光器）制备的量子光在经由自由空间从发射端发射至接收端的过程中会由于大气中的各种干扰而被大气吸收，这会中断量子通信系统的通信连续性，导致量子通信系统的成码率降低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供用于量子通信的发射端、接收端和系统。
4.根据本实用新型的一方面，提供一种用于量子通信的发射端，所述发射端包括：定位模块，定位接收端所在的位置；光学编码单元，以第一波长制备量子光；波长转换器，使量子光的波长从第一波长转换为第二波长；以及发射望远镜，经由自由空间向接收端所在的位置发射波长被转换为第二波长的量子光，其中，所述第一波长的范围为包括在接收端的光学解码单元中的单光子探测器在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。
5.优选地，所述最优探测波段在800 nm 至900 nm之间，所述最优传输波段在500 nm至600 nm之间。
6.优选地，所述波长转换器包括用于对量子光进行频率上转换的非线性光学晶体。
7.根据本实用新型的另一方面，提供一种用于量子通信的接收端，所述接收端包括：定位模块，定位发射端所在的位置；接收望远镜，经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的量子光；波长转换器，使量子光的波长从第二波长还原为第一波长；以及光学解码单元，对波长被还原为第一波长的量子光进行解码，其中，所述第一波长的范围为包括在光学解码单元中的单光子探测器在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。
8.优选地，所述最优探测波段在800 nm 至900 nm之间，所述最优传输波段在500 nm至600 nm之间。
9.优选地，所述波长转换器包括用于对量子光进行频率下转换的非线性光学晶体。
10.根据本实用新型的另一方面，提供一种用于量子通信的系统，所述系统包括发射端和接收端，发射端包括：定位模块，定位接收端所在的位置；光学编码单元，以第一波长制备量子光；波长转换器，使量子光的波长从第一波长转换为第二波长；发射望远镜，经由自由空间向接收端所在的位置发射波长被转换为第二波长的量子光，接收端包括：另一定位模块，定位发射端所在的位置；接收望远镜，经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的量子光；另一波长转换器，使量子光的波长从第二波长还原为第一波长；光学解码单元，对波长被还原为第一波长的量子光进行解码，其中，所述第一波长的范围为包括在接收端的
光学解码单元中的单光子探测器在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。
11.优选地，所述最优探测波段在800 nm 至900 nm之间，所述最优传输波段在500 nm至600 nm之间。
12.优选地，所述波长转换器包括用于对量子光进行频率上转换的非线性光学晶体，所述另一波长转换器包括用于对量子光进行频率下转换的非线性光学晶体。
13.本实用新型所提供的用于量子通信的发射端、接收端和系统不仅能够确保基于自由空间的量子通信系统的通信连续性，而且能够在很大程度上提升量子通信系统的成码率。
附图说明
14.通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述目的和特点将会变得更加清楚。
15.图1示出了本实用新型的用于量子通信的系统的示意图。
具体实施方式
16.通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述目的和特点将会变得更加清楚。
17.参照图1，本实用新型的用于量子通信的系统可包括发射端100和接收端200。
18.在图1所示的系统中，发射端100可包括定位模块110、光学编码单元120、波长转换单元130和发射望远镜140，其中，定位模块110可用于定位接收端200所在的位置；光学编码单元120可以以第一波长制备量子光；波长转换器130可使量子光的波长从第一波长转换为第二波长；发射望远镜140可经由自由空间向接收端200所在的位置发射波长被转换为第二波长的量子光。
19.在图1所示的系统中，接收端200可包括定位模块210、接收望远镜220、波长转换器230和光学解码单元240，其中，定位模块210可定位发射端100所在的位置；接收望远镜220可经由自由空间接收来自发射端100所在位置发射的量子光；波长转换器230可使量子光的波长从第二波长还原为第一波长；光学解码单元240可对波长被还原为第一波长的量子光进行解码。
20.在图1所示的系统中，第一波长的范围可为包括在光学解码单元240中的单光子探测器（未示出）在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围可为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。
21.作为示例而非限制，最优探测波段可设置在800 nm 至900 nm之间，以使得包括在光学解码单元240中的单光子探测器在探测量子光时具备高的光子探测效率，相应地，最优传输波段可设置在500 nm至600 nm之间，以使得量子光在自由空间的传输过程具备强的抗干扰能力，这样可确保从发射端100发射的量子光中的大部分光子能够穿过大气到达接收端200，避免出现系统通信中断的问题。
22.作为示例而非限制，波长转换器130可经由其内包括的用于对量子光进行频率上转换的非线性光学晶体使量子光的波长从第一波长转换为第二波长，波长转换器230可经
由其内包括的用于对量子光进行频率下转换的非线性光学晶体使量子光的波长从第二波长还原为第一波长。
23.可以看出，使用本实用新型的用于量子通信的发射端、接收端和系统，不仅能够确保基于自由空间的量子通信系统的通信连续性，而且能够在很大程度上提升量子通信系统的成码率。
24.尽管已参照优选实施例表示和描述了本申请，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。


技术特征：
1.一种用于量子通信的发射端，其特征在于，所述发射端包括：定位模块，定位接收端所在的位置；光学编码单元，以第一波长制备量子光；波长转换器，使量子光的波长从第一波长转换为第二波长；以及发射望远镜，经由自由空间向接收端所在的位置发射波长被转换为第二波长的量子光，其中，所述第一波长的范围为包括在接收端的光学解码单元中的单光子探测器在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。2.根据权利要求1所述的发射端，其特征在于，所述最优探测波段在800 nm 至900 nm之间，所述最优传输波段在500 nm至600 nm之间。3.根据权利要求1所述的发射端，其特征在于，所述波长转换器包括用于对量子光进行频率上转换的非线性光学晶体。4.一种用于量子通信的接收端，其特征在于，所述接收端包括：定位模块，定位发射端所在的位置；接收望远镜，经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的量子光；波长转换器，使量子光的波长从第二波长还原为第一波长；以及光学解码单元，对波长被还原为第一波长的量子光进行解码，其中，所述第一波长的范围为包括在光学解码单元中的单光子探测器在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。5.根据权利要求4所述的接收端，其特征在于，所述最优探测波段在800 nm 至900 nm之间，所述最优传输波段在500 nm至600 nm之间。6.根据权利要求4所述的接收端，其特征在于，所述波长转换器包括用于对量子光进行频率下转换的非线性光学晶体。7.一种用于量子通信的系统，其特征在于，所述系统包括：发射端，包括：定位模块，定位接收端所在的位置；光学编码单元，以第一波长制备量子光；波长转换器，使量子光的波长从第一波长转换为第二波长；发射望远镜，经由自由空间向接收端所在的位置发射波长被转换为第二波长的量子光，以及接收端，包括：另一定位模块，定位发射端所在的位置；接收望远镜，经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的量子光；另一波长转换器，使量子光的波长从第二波长还原为第一波长；光学解码单元，对波长被还原为第一波长的量子光进行解码，其中，所述第一波长的范围为包括在接收端的光学解码单元中的单光子探测器在探测量子光时的最优探测波段，第二波长的范围为量子光在自由空间传输时的最优传输波段。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述最优探测波段在800 nm 至900 nm之间，所述最优传输波段在500 nm至600 nm之间。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述波长转换器包括用于对量子光进行频率上转换的非线性光学晶体，所述另一波长转换器包括用于对量子光进行频率下转换的非线性光学晶体。

技术总结
本实用新型提供用于量子通信的发射端、接收端和系统。所述系统包括发射端和接收端，其中，发射端包括：定位模块，定位接收端所在的位置；光学编码单元，以第一波长制备量子光；波长转换器，使量子光的波长从第一波长转换为第二波长；发射望远镜，经由自由空间向接收端所在的位置发射波长被转换为第二波长的量子光，接收端包括：另一定位模块，定位发射端所在的位置；接收望远镜，经由自由空间接收来自发射端所在位置发射的量子光；另一波长转换器，使量子光的波长从第二波长还原为第一波长；光学解码单元，对波长被还原为第一波长的量子光进行解码。本实用新型能够确保基于自由空间的量子通信系统的通信连续性，进而提升量子通信系统的成码率。的成码率。的成码率。


技术研发人员：付仁清 张建 王建风
受保护的技术使用者：国开启科量子技术（北京）有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2022/2/25