一种基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统。

背景技术

网络通信为日常生活提供了很多便利，但同时也伴随着信息安全问题。随着科技迅速发展，尤其是量子计算机的发展，其强大的计算能力使得经典数据加密算法不再可靠。而量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)安全性由量子力学原理保证，是未来安全通信最有前途的解决方案之一。

如何突破无中继量子密钥分发的远距离成码率上限(PLOB界)，在远距离光纤链路上实现QKD，是当前大规模光纤量子通信系统所面临的一大难题。2018年，Lucamaruini提出了一种新的QKD协议——双场量子密钥分发协议(Twin-Field Quantum KeyDistribution，TF-QKD)，可以实现超远距离的安全密钥传输。结合所提出的“发送-不发送”改进型TF-QKD协议有效提高了系统对相位噪声的容忍，使得该协议的现实可行性提高。基于该变体协议研究人员已经实现了千公里级的TF-QKD实验演示。然而目前的TF-QKD实验系统主要是基于传统光纤光学组件搭建，其较大的体积和较高的成本是阻碍该协议大规模部署的一个关键障碍。因此，如何发展一套低成本和高度集成的晶圆级TF-QKD系统成为当前的一个研究热点。

通过对各种集成平台以及集成器件性能进行对比，发现薄膜铌酸锂具有宽透明窗口、较大的电光系数、较强的电光效应和非线性效应以及波导折射率高等优越特性，可以使基于薄膜铌酸锂的集成单元器件具备调制带宽高、消光比高、插入损耗低、半波电压低、相位相关损耗低等优势。这是实现高速高保真度量子态制备的关键指标。因此，为了推动TF-QKD的集成化和大规模部署，我们提出了一种基于薄膜铌酸锂平台集成的TF-QKD系统。这不仅能够使TF-QKD传输的距离和密钥率得到极大的提升，而且可以使协议具备更高的现实安全性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。因此，本发明提供了一种基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统，用来解决实际问题中，传统光纤光学组件搭建TF-QKD实验系统，会产生体积过大和成本消耗高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统，包括：

所述通信用户Alice和Bob的系统结构均包括依次连接的第一强度调制模块、第二强度调制模块、第三强度调制模块、相位调制模块和衰减监控模块；

所述第三方Charlie包括PC1模块、PC2模块、第二十一热调谐型相移器、第二十二热调谐型相移器、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第二十一分束器、第三单光子探测器和第四单光子探测器；

所述通信用户Alice的第一强度调制模块与所述第二强度调制模块连接，所述第二强度调制模块与所述第三强度调制模块连接，所述第三强度调制模块与所述相位调制模块连接，所述相位调制模块与所述衰减监控模块连接，所述衰减监控模块与第三光纤耦合器连接，所述第三光纤耦合器通过第一商用光纤与所述第三方Charlie的PC1模块连接，所述PC1模块分别与所述第一单光子探测器和所述第二十一热调谐型相移器连接，所述第二十一热调谐型相移器与所述第二十一分束器连接；所述通信用户Bob的第一强度调制模块与所述第二强度调制模块连接，所述第二强度调制模块与所述第三强度调制模块连接，所述第三强度调制模块与所述相位调制模块连接，所述相位调制模块与所述衰减监控模块连接，所述衰减监控模块与第六光纤耦合器连接，所述第六光纤耦合器通过第二商用光纤与所述第三方Charlie的PC2模块连接，所述PC2模块分别与所述第二单光子探测器和所述第二十二热调谐型相移器连接，所述第二十二热调谐型相移器与所述第二十一分束器连接，所述第二十一分束器分别和第三单光子探测器和第四单光子探测器连接；

所述通信用户双方Alice和Bob以及第三方Charlie均在薄膜铌酸锂材料平台上集成。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述通信用户Alice的第一强度调制模块，包括：第一分束器和第二分束器；

在所述第一分束器和所述第二分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第一热调谐型相移器和第一载流子色散型相移器，在第二条光臂上串联有第二热调谐型相移器和第二载流子色散型相移器；所述第一热调谐型相移器和所述第二热调谐型相移器都与所述第一分束器连接，所述第一载流子色散型相移器和所述第二载流子色散型相移器都与所述第二分束器连接；所述第一分束器与第一光纤耦合器连接。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述通信用户Alice的第二强度调制模块，包括：第三分束器和第四分束器；

在所述第三分束器和所述第四分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第三热调谐型相移器和第三载流子色散型相移器，在第二条光臂上串联有第四热调谐型相移器和第四载流子色散型相移器；所述第三热调谐型相移器和所述第四热调谐型相移器都与所述第三分束器连接，所述第三载流子色散型相移器和所述第四载流子色散型相移器都与所述第四分束器连接；所述第二分束器与第三分束器连接。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述通信用户Alice的第三强度调制模块，包括：第五分束器和第六分束器；

在所述第五分束器和所述第六分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第五热调谐型相移器和第五载流子色散型相移器，在第二条光臂上串联有第六热调谐型相移器和第六载流子色散型相移器；所述第五热调谐型相移器和所述第六热调谐型相移器都与所述第五分束器连接，所述第五载流子色散型相移器和所述第六载流子色散型相移器都与所述第六分束器连接；所述第四分束器与第五分束器连接。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述通信用户Alice的相位调制模块，包括：第七载流子色散型相移器、第八载流子色散型相移器和第九载流子色散型相移器；

所述七载流子色散型相移器与所述第八载流子色散型相移器连接，所述第八载流子色散型相移器与所述第九载流子色散型相移器连接；所述第七载流子色散型相移器与所述第六分束器相连接，所述第九载流子色散型相移器与所述第七分束器相连接。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述通信用户Alice的衰减监控模块，包括：第八分束器、第一可变光衰减器和第一光功率检测器；

所述第八分束器分别与所述第一可变光衰减器和所述第一光功率检测器连接，所述第一可变光衰减器与所述第七分束器连接；所述第八分束器上还分别连接了第二光纤耦合器和第三光纤耦合器。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述第三方Charlie的PC1模块，包括：第一偏振旋转分束器、第十七分束器和第十八分束器；

在所述第一偏振旋转分束器和第十七分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十三热调谐型相移器，在第二条光臂上设有第十四热调谐型相移器；在所述第十七分束器和第十八分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十五热调谐型相移器，在第二条光臂上设有第十六热调谐型相移器；所述第一偏振旋转分束器通过第一商用光纤与第三光纤耦合器连接；所述第十八分束器分别与所述第二十一热调谐型相移器和所述第一单光子探测器连接。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：第二偏振旋转分束器、第十九分束器和第二十分束器；

在所述第二偏振旋转分束器和第十九分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十七热调谐型相移器，在第二条光臂上设有第十八热调谐型相移器；在所述第十九分束器和第二十分束器之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十九热调谐型相移器，在第二条光臂上设有第二十热调谐型相移器；所述第二偏振旋转分束器通过第二商用光纤与第六光纤耦合器连接；所述第二十分束器分别与所述第二十二热调谐型相移器和所述第二单光子探测器连接。

作为本发明所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的一种优选方案，其中：所述通信用户双方Alice和Bob以及第三方Charlie均在薄膜铌酸锂材料平台上集成，包括：所有连接方式均为通过铌酸锂光波导连接。

与现有技术相比，发明有益效果为：

1、本发明可以实现稳定、安全、高速调制的双场量子密钥分发系统，不仅适用于TF-QKD协议，还支持其他主流远距离通信协议，包括“发送-不发送”改进型TF-QKD协议和相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)；

2、本发明用于TF-QKD协议的强度调制可以实现很高的消光比；由于薄膜铌酸锂不涉及载流子的动态过程，可以使得相位调制的强度相关性大大降低；

3、本发明基于薄膜铌酸锂的强度调制器的消光比可以超过40dB，三级强度调制可以实现大于120dB的消光比，为TF-QKD协议中的真空态制备提供好的消光比；

4、本发明的相位调制模块中，由于薄膜铌酸锂的电光系数大，使得集成器件的功耗和半波电压(Vπ)减小；当前，基于薄膜铌酸锂的相位调制器的半波电压可以小于1.5V，这可以减小高速电子学设计的难度和成本；

5、本发明的系统插入损耗低，薄膜铌酸锂体系中的波导折射率更高，透明窗口覆盖的波长范围广，从而减小了光在波导中的传输损耗；

6、本发明的系统安全性高，系统所述的监控模块可以实现实时的安全监控，防止恶意的外部光对编码器芯片进行攻击，进一步确保系统的安全性；

7、本发明的第三方Charlie可以实现偏振补偿和相位补偿，可以补偿光子在传输过程中由于外部环境不稳定导致的偏振扰动和相位偏移，提高单光子干涉的干涉对比度，使得系统误码率减小，增加安全密钥率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例所述的基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统，包括：

第一光纤耦合器1，第一强度调制模块2，第二强度调制模块3，第三强度调制模块4，相位调制模块5，衰减监控模块6，第七分束器7，第二光纤耦合器8，第三光纤耦合器9，第一商用光纤10，第四光纤耦合器11，第一强度调制模块12，第二强度调制模块13，第三强度调制模块14，相位调制模块15，衰减监控模块16，第十五分束器17，第五光纤耦合器18，第六光纤耦合器19，第二商用光纤20，PC1模块21，PC2模块22，第二十一热调谐型相移器23，第二十二热调谐型相移器24，第一单光子探测器25，第二单光子探测器26，第二十一分束器27，第三单光子探测器28，29第四单光子探测器，第一分束器201，第二分束器202，第一热调谐型相移器203，第一载流子色散型相移器204，第二热调谐型相移器205，第二载流子色散型相移器206，第三分束器301，第四分束器302，第三热调谐型相移器303，第三载流子色散型相移器304，第四热调谐型相移器305，第四载流子色散型相移器306，第五分束器401，第六分束器402，第五热调谐型相移器403，第五载流子色散型相移器404，第六热调谐型相移器405，第六载流子色散型相移器406，第七载流子色散型相移器501，第八载流子色散型相移器502，第九载流子色散型相移器503，第八分束器601，第一可变光衰减器602，第一光功率检测器603，第九分束器1201，第十分束器1202，第七热调谐型相移器1203，第十载流子色散型相移器1204，第八热调谐型相移器1205，第十一载流子色散型相移器1206，第十一分束器1301，第十二分束器1302，第九热调谐型相移器1303，第十二载流子色散型相移器1304，第十热调谐型相移器1305，第十三载流子色散型相移器1306，第十三分束器1401，第十四分束器1402，第十一热调谐型相移器1403，第十四载流子色散型相移器1404，第十二热调谐型相移器1405，第十五载流子色散型相移器1406，第十六载流子色散型相移器1501，第十七载流子色散型相移器1502，第十八载流子色散型相移器1503，第十六分束器1601，第二可变光衰减器1602，第二光功率检测器1603，第一偏振旋转分束器2101，第十七分束器2102，第十八分束器2103，第十三热调谐型相移器2104，第十四热调谐型相移器2105，第十五热调谐型相移器2106，第十六热调谐型相移器2107，第二偏振旋转分束器2201，第十九分束器2202，第二十分束器2203，第十七热调谐型相移器2204，第十八热调谐型相移器2205，第十九热调谐型相移器2206，第二十热调谐型相移器2207；

通信用户Alice包括：第一强度调制模块2、第二强度调制模块3、第三强度调制模块4、相位调制模块5和衰减监控模块6；通信用户Bob包括：第一强度调制模块12、第二强度调制模块13、第三强度调制模块14、相位调制模块15和衰减监控模块16；第三方Charlie包括：PC1模块21、PC2模块22、第二十一热调谐型相移器23、第二十二热调谐型相移器24、第一单光子探测器25、第二单光子探测器26、第二十一分束器27、第三单光子探测器28和第四单光子探测器29；

通信用户Alice的第一强度调制模块2与第二强度调制模块3相连接，第二强度调制模块3与第三强度调制模块4相连接，第三强度调制模块4与相位调制模块相连接5，相位调制模块5与衰减监控模块6连接，衰减监控模块6与第三光纤耦合器9连接，所述第三光纤耦合器9通过第一商用光纤10与所述第三方Charlie的PC1模块21连接，所述PC1模块21分别与所述第一单光子探测器25和所述第二十一热调谐型相移器23连接，所述第二十一热调谐型相移器23与所述第二十一分束器27连接；

所述通信用户Bob的第一强度调制模块12与所述第二强度调制模块13连接，所述第二强度调制模块13与所述第三强度调制模块14连接，所述第三强度调制模块14与所述相位调制模块15连接，所述相位调制模块15与所述衰减监控模块16连接，所述衰减监控模块16与第六光纤耦合器19连接，所述第六光纤耦合器19通过第二商用光纤20与所述第三方Charlie的PC2模块22连接，所述PC2模块22分别与所述第二单光子探测器26和所述第二十二热调谐型相移器24连接，所述第二十二热调谐型相移器24与所述第二十一分束器27连接，所述第二十一分束器27分别和第三单光子探测器28和第四单光子探测器29连接；

通信用户Alice的第一强度调制模块2包括：第一分束器201和第二分束器202，在第一分束器201和第二分束器202之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第一热调谐型相移器203和第一载流子色散型相移器204，在第二条光臂上串联有第二热调谐型相移器205和第二载流子色散型相移器206；第一热调谐型相移器203和第二热调谐型相移器205都与第一分束器201连接，第一载流子色散型相移器204和第二载流子色散型相移器206都与第二分束器202连接；

通信用户Alice的第二强度调制模块3包括：第三分束器301和第四分束器302，在第三分束器301和第四分束器302之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第三热调谐型相移器303和第三载流子色散型相移器304，在第二条光臂上串联有第四热调谐型相移器305和第四载流子色散型相移器306；第三热调谐型相移器303和第四热调谐型相移器305都与第三分束器301连接，第三载流子色散型相移器304和第四载流子色散型相移器306都与第四分束器302连接；第二分束器202与第三分束器301连接；

通信用户Alice的第三强度调制模块4包括：第五分束器401和第六分束器402，在第五分束器401和第六分束器402之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第五热调谐型相移器403和第五载流子色散型相移器404，在第二条光臂上串联有第六热调谐型相移器405和第六载流子色散型相移器406；第五热调谐型相移器403和第六热调谐型相移器405都与第五分束器401连接，第五载流子色散型相移器404和第六载流子色散型相移器406都与第六分束器402连接；第四分束器302与第五分束器401连接；

通信用户Alice的相位调制模块5包括：第七载流子色散型相移器501、第八载流子色散型相移器502、第九载流子色散型相移器503，所述七载流子色散型相移器501与所述第八载流子色散型相移器502连接，所述第八载流子色散型相移器502与所述第九载流子色散型相移器503连接；第七载流子色散型相移器501与第六分束器402相连接，第九载流子色散型相移器503与第七分束器7相连接；

通信用户Alice的衰减监控模块6包括：第八分束器601，第一可变光衰减器602和第一光功率检测器603，所述第八分束器分601别与所述第一可变光衰减器602和所述第一光功率检测器603连接，所述第一可变光衰减器602与所述第七分束器7连接；所述第八分束器601上还分别连接了第二光纤耦合器8和第三光纤耦合器9；

PC1模块21包括：第一偏振旋转分束器2101、第十七分束器2102和第十八分束器2103，在所述第一偏振旋转分束器2101和第十七分束器2102之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十三热调谐型相移器2104，在第二条光臂上设有第十四热调谐型相移器2105；在所述第十七分束器2102和第十八分束器2103之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十五热调谐型相移器2106，在第二条光臂上设有第十六热调谐型相移器2107；所述第一偏振旋转分束器2101通过第一商用光纤10与第三光纤耦合器连接9；

第十八分束器2103分别与所述第二十一热调谐型相移器23和所述第一单光子探测器25连接；

通信用户Bob的第一强度调制模块12包括第九分束器1201和第十分束器1202，在所述第九分束器1201和所述第十分束器1202之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第七热调谐型相移器1203和第十载流子色散型相移器1204，在第二条光臂上串联有第八热调谐型相移器1205和第十一载流子色散型相移器1206；所述第七热调谐型相移器1203和所述第八热调谐型相移器1205都与所述第九分束器1201连接，所述第十载流子色散型相移器1204和所述第十一载流子色散型相移器1206都与所述第十分束器1202连接；所述第九分束器1201与第四光纤耦合器11连接；

通信用户Bob的第二强度调制模块13包括第十一分束器1301和第十二分束器1302，在所述第十一分束器1301和所述第十二分束器1302之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第九热调谐型相移器1303和第十二载流子色散型相移器1304，在第二条光臂上串联有第十热调谐型相移器1305和第十三载流子色散型相移器1306；所述第九热调谐型相移器1303和所述第十热调谐型相移器1305都与所述第十一分束器1301连接，所述第十二载流子色散型相移器1304和所述第十三载流子色散型相移器1306都与所述第十二分束器1302连接；所述第十分束器1202与第十一分束器1301连接；

通信用户Bob的第三强度调制模块14包括第十三分束器1401和第十四分束器1402，在所述第十三分束器1401和所述第十四分束器1402之间设有两条光臂，在第一条光臂上串联有第十一热调谐型相移器1403和第十四载流子色散型相移器1404，在第二条光臂上串联有第十二热调谐型相移器1405和第十五载流子色散型相移器1406；所述第十一热调谐型相移器1403和所述第十二热调谐型相移器1405都与所述第十三分束器1401连接，所述第十四载流子色散型相移器1404和所述第十五载流子色散型相移器1406都与所述第十四分束器1402连接；所述第十二分束器1302与第十三分束器1401连接；

通信用户Bob的相位调制模块15包括第十六载流子色散型相移器1501、第十七载流子色散型相移器1502、第十八载流子色散型相移器1503；所述第十六载流子色散型相移器1501与所述第十七载流子色散型相移器1502连接，所述第十七载流子色散型相移器1502与所述第十八载流子色散型相移器1503连接；所述第十六载流子色散型相移器1501与第十四分束器1402相连接，所述第十八载流子色散型相移器1503与第十五分束器17相连接；

通信用户Bob的衰减监控模块16包括：第十六分束器1601，第二可变光衰减器1602和第二光功率检测器1603，所述第十六分束器1601分别与所述第二可变光衰减器1602和所述第二光功率检测器1603连接，所述第二可变光衰减器1602与所述第十五分束器17连接；所述第十六分束器1601上分别连接了第五光纤耦合器18和第六光纤耦合器19；

PC2模块22包括：第二偏振旋转分束器2201、第十九分束器2202和第二十分束器2203，在所述第二偏振旋转分束器2201和第十九分束器2202之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十七热调谐型相移器2204，在第二条光臂上设有第十八热调谐型相移器2205；在所述第十九分束器2202和第二十分束器2203之间设有两条光臂，在第一条光臂上设有第十九热调谐型相移器2206，在第二条光臂上设有第二十热调谐型相移器2207；所述第二偏振旋转分束器2201通过商用光纤20与第六光纤耦合器19连接；

所述第二十分束器2203分别与所述第二十二热调谐型相移器24和所述第二单光子探测器26连接。

实施例2

参照以下步骤，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种基于薄膜铌酸锂集成的双场量子密钥分发系统，包括：集成双场量子密钥分发通信用户Alice和Bob端量子态的编码以及第三方Charlie端量子态的解码；

S1、通信用户Alice芯片外激光器发送的连续光经过第一光纤耦合器1耦合到波导中，随后调制每个强度调制模块的热调谐型相移器，使输出光强达到最大，补偿由于波导等器件产生的初始相位差；

类似地，通信用户Bob芯片外激光器发送的连续光经过第一光纤耦合器11耦合到波导中，随后调制每个强度调制模块的热调谐型相移器，使输出光强达到最大，补偿由于波导等器件产生的初始相位差，

S2、通信用户Alice芯片外激光器发送的连续光经过第一光纤耦合器1耦合到波导中，随后经过第一强度调制模块2通过调节第一载流子色散型相移器204和第二载流子色散型相移器206之间的相位差为0或者π把连续光调制成脉冲光；

类似地，通信用户Bob芯片外激光器发送的连续光经过第一光纤耦合器11耦合到波导中，随后经过第一强度调制模块12通过调节第十载流子色散型相移器1204和第十一载流子色散型相移器1206之间的相位差为0或者π把连续光调制成脉冲光；

S3、在Alice端经过第一强度调制模块2调制的脉冲光进入第二强度调制模块3和第三强度调制模块4进行诱骗态强度调制，通过调节第三载流子色散型相移器304和第四载流子色散型相移器306之间的相位差，以及第五载流子色散型相移器404和第六载流子色散型相移器406之间的相位差，使得信号态和诱骗态的强度满足实验要求的关系；

类似地，在Bob端经过第一强度调制模块12调制的脉冲光进入第二强度调制模块13和第三强度调制模块14进行诱骗态强度调制，通过调节第十二载流子色散型相移器1304和第十三载流子色散型相移器1306之间的相位差，以及第十四载流子色散型相移器1404和第十五载流子色散型相移器1406之间的相位差，使得信号态和诱骗态的强度满足实验要求的关系；

S4、在Alice端完成信号态和诱骗态的强度调制后，脉冲光进入相位调制模块5进行相位调制，实现

类似地，在Bob端完成信号态和诱骗态的强度调制后，脉冲光进入相位调制模块15进行相位调制，实现

S5、在Alice端通过衰减监控模块6中的第一可变光衰减器602将相位调制模块5输出的脉冲光衰减到单光子级别后通过第八分束器601输出，并由芯片外的激光器经第三光纤耦合器9进入芯片，通过第一商用光纤10传输到PC1模块21；

类似地，在Bob端通过衰减监控模块16中的第二可变光衰减器1602将相位调制模块15输出的脉冲光衰减到单光子级别后通过第十六分束器1601输出，并由芯片外的激光器经第六光纤耦合器19进入芯片，通过第二商用光纤20传输到PC2模块22；

S6、通过第一商用光纤10传输到PC1模块21的光被第一偏振旋转分束器2101分成两束，通过调节第十三热调谐型相移器2104和第十四热调谐型相移器2105，以及第十五热调谐型相移器2106和第十六热调谐型相移器2107，使得所有的光子从分束器2103的下臂输出，完成偏振态的补偿；

类似地，通过第二商用光纤20传输到PC2模块22的光被第二偏振旋转分束器2102分成两束，通过调节第十七热调谐型相移器2204和第十八热调谐型相移器2205，以及第十九热调谐型相移器2206和第二十热调谐型相移器2207，使得所有的光子从分束器2203的下臂输出，完成偏振态的补偿；

S7、最终通过调节第二十一热调谐型相移器23和第二十二热调谐型相移器24完成相位补偿后，汇入第二十一分束器27进行干涉，被第三单光子探测器28和第四单光子探测器29记录。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。