JP2022019522A - 光源、光パルスを生成するための方法、量子通信システム、および量子通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
位相ランダム化光源と、位相ランダム化光源は、
マスタ光パルスを間欠的に生成するように構成されたマスタ光源と、ここにおいて、生成された各マスタ光パルスの位相は、後続して生成された各マスタ光パルスの位相とランダム関係を有し、ここにおいて、マスタ光源がマスタ光パルスを間欠的に生成するように第1の制御信号がマスタ光源に印加可能であり、ここにおいて、第1の制御信号は、1つのマスタ光パルスが生成される時間期間において第1および第2の位相変調特徴を備え、ここにおいて、各位相変調特徴は、マスタ光源に印加される制御信号における摂動を備え、
スレーブ光源と、ここにおいて、スレーブ光源は、マスタ光源に光結合されており、マスタ光パルスを受け取るように構成され、ここにおいて、スレーブ光源に、マスタ光パルスが受け取られる各時間期間の間にスレーブ光パルスのシーケンスを生成させるように第2の制御信号がスレーブ光源に印加可能であり、それにより、シーケンスからの光パルスの位相が、後続のシーケンスからの光パルスの位相に対してランダム関係を有し、
ここにおいて、各シーケンスは、第1の時間間隔だけ互いに時間的に分離した第1、第2、および第3のスレーブ光パルスを備え、第1、第2、および第3のスレーブ光パルス間の位相差は、位相変調特徴に依存する、
をさらに備え、
干渉装置と、ここにおいて、干渉装置は、スレーブ光源に光結合されており、スレーブ光パルスのシーケンスを受け取るように構成され、ここにおいて、干渉装置は、干渉構成要素および遅延要素を備え、遅延要素は、スレーブ光パルスの遅延シーケンスを形成するように、スレーブ光パルスの受け取られたシーケンスを第1の時間間隔だけ遅延させるように構成される、
を備え、
ここにおいて、干渉装置は、
干渉構成要素において、スレーブ光パルスの受け取られたシーケンスを、スレーブ光パルスの遅延シーケンスと干渉させることと、それにより、受け取られたシーケンスからのパルスが、遅延シーケンスの隣接パルスと干渉し、
干渉パルスを出力することと、ここにおいて、干渉パルスは、それぞれ第1および第2の所定の振幅と、それらの間の所定の相対位相とを有する第1および第2の出力パルスを備える、
を行うようにさらに構成される。
マスタ光源を使用してマスタ光パルスを間欠的に生成することと、ここにおいて、生成された各マスタ光パルスの位相は、後続して生成された各マスタ光パルスの位相とランダム関係を有し、
マスタ光源がマスタ光パルスを間欠的に生成するように、マスタ光源に第1の制御信号を印加することと、ここにおいて、第1の制御信号は、1つのマスタ光パルスが生成される時間期間において第1および第2の位相変調特徴を備え、ここにおいて、各位相変調特徴は、マスタ光源に印加される制御信号における摂動を備え、
スレーブ光源においてマスタ光パルスを受け取ることと、ここにおいて、スレーブ光源は、マスタ光源に光結合されており、
スレーブ光源に、マスタ光パルスが受け取られる各時間期間の間にスレーブ光パルスのシーケンスを生成させるように、第2の制御信号をスレーブ光源に印加することと、それにより、シーケンスからのスレーブ光パルスの位相が、後続のシーケンスからの光パルスの位相に対してランダム関係を有し、
ここにおいて、各シーケンスは、第1の時間間隔だけ互いに時間的に分離した第1、第2、および第3のスレーブ光パルスを備え、第1、第2、および第3のスレーブ光パルス間の位相差は、位相変調特徴に依存し、
干渉装置においてスレーブ光パルスのシーケンスを受け取ることと、ここにおいて、干渉装置は、スレーブ光源に光結合されており、干渉構成要素および遅延要素を備え、ここにおいて、遅延要素は、スレーブ光パルスの遅延シーケンスを形成するように、受け取られたシーケンスを第1の時間間隔だけ遅延させるように構成され、
干渉構成要素において、スレーブ光パルスの受け取られたシーケンスを、スレーブ光パルスの遅延シーケンスと干渉させることと、それにより、受け取られたシーケンスからのパルスが、遅延シーケンスの隣接パルスと干渉し、
干渉パルスを出力することと、ここにおいて、干渉パルスは、それぞれ第1および第2の所定の振幅と、それらの間の所定の相対位相とを有する第1および第2の出力パルスを備える、を備える。
(cos(φ12)+1)/2 (式1)
(cos(φ23)+1)/2 (式2)
φEL=arg(exp(iφ12)+exp(iφ12+iφ23))-arg(exp(iφ12)+1) (式3)
Claims (20)
- 位相ランダム化光源と、前記位相ランダム化光源は、
マスタ光パルスを間欠的に生成するように構成されたマスタ光源と、ここにおいて、生成された各マスタ光パルスの位相は、後続して生成された各マスタ光パルスの位相とランダム関係を有し、ここにおいて、前記マスタ光源がマスタ光パルスを間欠的に生成するように第1の制御信号が前記マスタ光源に印加可能であり、ここにおいて、前記第1の制御信号は、1つのマスタ光パルスが生成される時間期間において第1および第2の位相変調特徴を備え、ここにおいて、各位相変調特徴は、前記マスタ光源に印加される前記制御信号における摂動を備え、
スレーブ光源と、ここにおいて、前記スレーブ光源は、前記マスタ光源に光結合されており、マスタ光パルスを受け取るように構成され、ここにおいて、前記スレーブ光源に、マスタ光パルスが受け取られる各時間期間の間にスレーブ光パルスのシーケンスを生成させるように第2の制御信号が前記スレーブ光源に印加可能であり、それにより、シーケンスからの光パルスの位相が、後続のシーケンスからの光パルスの位相に対してランダム関係を有し、
ここにおいて、各シーケンスは、第1の時間間隔だけ互いに時間的に分離した第1、第2、および第3のスレーブ光パルスを備え、前記第1、第2、および第3のスレーブ光パルス間の位相差は、前記位相変調特徴に依存する、
をさらに備え、
干渉装置と、ここにおいて、前記干渉装置は、前記スレーブ光源に光結合されており、スレーブ光パルスのシーケンスを受け取るように構成され、ここにおいて、前記干渉装置は、干渉構成要素および遅延要素を備え、前記遅延要素は、スレーブ光パルスの遅延シーケンスを形成するように、スレーブ光パルスの前記受け取られたシーケンスを前記第1の時間間隔だけ遅延させるように構成される、
を備え、
ここにおいて、前記干渉装置は、
前記干渉構成要素において、スレーブ光パルスの前記受け取られたシーケンスを、スレーブ光パルスの前記遅延シーケンスと干渉させることと、それにより、受け取られたシーケンスからのパルスが、前記遅延シーケンスの隣接パルスと干渉し、
干渉パルスを出力することと、ここにおいて、前記干渉パルスは、それぞれ第1および第2の所定の振幅と、それらの間の所定の相対位相とを有する第1および第2の出力パルスを備える、
を行うようにさらに構成される、光源。 - 前記第2の制御信号は、周期信号を備え、
前記マスタ光源は、第2の時間間隔だけ時間的に分離したマスタ光パルスを間欠的に生成するように構成され、それにより、スレーブ光パルスの前記生成されたシーケンスは、スレーブ光パルスの周期シーケンスを備え、いずれの隣接スレーブ光パルスも、前記第1の時間間隔だけ時間的に分離している、
請求項1に記載の光源。 - 前記干渉装置は、1つのマスタ光パルスが受け取られたときに生成された受け取られたシーケンスからのパルスを、後続のマスタ光パルスが受け取られたときに生成された遅延シーケンスからのパルスと干渉させるようにさらに構成され、
前記干渉パルスは、ランダム化振幅を有する第3の出力パルスを備える、
請求項2に記載の光源。 - 前記第1の出力パルスと前記第2の出力パルスの位相差は、前記第1の制御信号の2つの位相変調特徴から決定される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光源。
- 第1の所定の振幅は、前記第1の制御信号の第1の位相変調特徴から決定される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源。
- 第2の所定の振幅は、前記第1の制御信号の第2の位相変調特徴から決定される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光源。
- 前記第1の制御信号は電圧信号であり、前記位相変調特徴は、1V以下の電圧振幅を有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光源。
- 前記マスタ光源は利得スイッチレーザである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光源。
- 前記スレーブ光源は利得スイッチレーザである、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光源。
- 前記マスタ光源および前記スレーブ光源は、第1の基板上に横方向に集積されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光源。
- 前記干渉装置は、前記第1の基板上に横方向に集積されている、請求項10に記載の光源。
- 送信機を備える量子通信システムであって、前記送信機は、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の前記光源を備える、量子通信システム。
- 前記システムはさらに受信機を備え、前記受信機は、前記送信機に光結合されており、前記受信機は、前記送信機から光パルスを受け取るように構成される、請求項12に記載のシステム。
- 前記受信機は第2の干渉装置を備え、前記第2の干渉装置は、第2の干渉構成要素および第2の遅延要素を備え、前記遅延要素は、遅延光パルスを形成するように、前記受け取られた光パルスを前記第1の時間間隔だけ遅延させるように構成され、前記第2の干渉装置は、受信機出力パルスを形成するように、前記第2の干渉構成要素において、前記受け取られた光パルスを前記遅延光パルスと干渉させるようにさらに構成される、請求項13に記載のシステム。
- 前記第1および第2の位相変調特徴は、前記第1の出力パルスの振幅および前記第2の出力パルスの振幅における第1の符号化基底で情報を符号化するように構成される、請求項12乃至14のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1および第2の位相変調特徴は、前記第1の出力パルスと前記第2の出力パルスとの間の相対位相における第2の符号化基底で情報を符号化するように構成される、請求項12乃至15のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第1および第2の位相変調特徴は、デコイ状態パルスを符号化するために、前記第1または第2の出力パルスの振幅を減衰するように構成される、請求項12乃至16のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記受信機はデータプロセッサを備え、前記データプロセッサは、前記第3の出力パルスの検出統計を測定するように構成され、それにより、前記出力パルスのランダム性の品質についての情報を推論することができる、請求項3に従属する請求項13乃至17のいずれか一項に記載のシステム。
- 光パルスを生成するための方法であって、
マスタ光源を使用してマスタ光パルスを間欠的に生成することと、ここにおいて、生成された各マスタ光パルスの位相は、後続して生成された各マスタ光パルスの位相とランダム関係を有し、
前記マスタ光源がマスタ光パルスを間欠的に生成するように、前記マスタ光源に第1の制御信号を印加することと、ここにおいて、前記第1の制御信号は、1つのマスタ光パルスが生成される時間期間において第1および第2の位相変調特徴を備え、ここにおいて、各位相変調特徴は、前記マスタ光源に印加される前記制御信号における摂動を備え、
スレーブ光源においてマスタ光パルスを受け取ることと、ここにおいて、前記スレーブ光源は、前記マスタ光源に光結合されており、
前記スレーブ光源に、マスタ光パルスが受け取られる各時間期間の間にスレーブ光パルスのシーケンスを生成させるように、第2の制御信号を前記スレーブ光源に印加することと、それにより、シーケンスからのスレーブ光パルスの位相が、後続のシーケンスからの光パルスの位相に対してランダム関係を有し、
ここにおいて、各シーケンスは、第1の時間間隔だけ互いに時間的に分離した第1、第2、および第3のスレーブ光パルスを備え、前記第1、第2、および第3のスレーブ光パルス間の位相差は、前記位相変調特徴に依存し、
干渉装置においてスレーブ光パルスのシーケンスを受け取ることと、ここにおいて、前記干渉装置は、前記スレーブ光源に光結合されており、干渉構成要素および遅延要素を備え、ここにおいて、前記遅延要素は、スレーブ光パルスの遅延シーケンスを形成するように、前記受け取られたシーケンスを前記第1の時間間隔だけ遅延させるように構成され、
前記干渉構成要素において、スレーブ光パルスの前記受け取られたシーケンスを、スレーブ光パルスの前記遅延シーケンスと干渉させることと、それにより、受け取られたシーケンスからのパルスが、前記遅延シーケンスの隣接パルスと干渉し、
干渉パルスを出力することと、ここにおいて、前記干渉パルスは、それぞれ第1および第2の所定の振幅と、それらの間の所定の相対位相とを有する第1および第2の出力パルスを備える、
を備える、方法。 - 請求項19に記載の光パルスを生成するための方法を備える量子通信方法。
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