用于自由空间与卫星链路诱骗态 BB84 量子密钥分发的高速偏振源

要在有损耗的地 - 星量子上行链路上实现 BB84 诱骗态量子密钥分发 (QKD) 协议，需要一种具备高重频短激光脉冲、长期稳定性且脉冲间无相位关联的光源。我们提出了一种新型电信波段光学偏振与幅度调制器，其基于平衡马赫 - 曾德尔干涉仪结构，并与保偏和频产生 (SFG) 光学装置耦合，可产生具有调制偏振和幅度态的 532 nm 光子。由 SFG 产生的弱相干脉冲满足了长距离 QKD 的严苛要求，其特征包括 76 MHz 的高时钟频率、皮秒级脉冲宽度、相位随机化以及所有态高达 98% 的偏振可见度。利用该装置已成功演示了 QKD，系统全稳态运行时间达 160 分钟，信道损耗高达 57 dB [Phys. Rev. A, Vol. 84, p.062326]。我们通过 Mueller 矩阵和 Stokes 矢量关系展示了硬件的设计与仿真，并给出了在电信波段工作的实验实现。通过执行高损耗 QKD 仿真，我们展示了完整系统的实用性，并证实我们的调制器符合预期性能。