技术摘要：
本发明公开了一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片，包括第一可调光分路器，用于将输入光信号可调节分光，配置不同量子密钥分发协议解码需求；第二可调光分路器和第三可调光分路器，用于将输入光信号可调节分光，二者结构参数相同；第一光延迟线和 全部
背景技术：
量子通信是量子力学和通信理论相结合产生的交叉学科，诞生30年来，已经从理 论构想向实用化过渡。随着量子计算机的发展，经典的加密技术面临着前所未有的挑战。 2018年1月，英特尔在美国拉斯维加斯消费电子展上发布具有49量子比特的超导量子测试 芯片。2018年3月，谷歌展示了最新研制的72量子比特的可编程超导量子处理器 “Bristlecone”，并称这一处理器有望实现“量子优越性”。2019年9月，IBM推出全球首台53 位的量子计算机，并将付诸商用。计算机领域的研究人员将拥有50量子比特的量子计算机 称为“量子霸权”，它可以实施目前常规的超级计算机所不能完成的任务。量子计算机的并 行计算能力提高了计算效率并将运算速度提高几个数量级，这使得目前广泛应用的密码体 制无法抵抗量子计算的穷举攻击(至少在理论上)。因此，研究可以抵抗量子计算攻击的量 子保密通信技术势在必行。 相对于传统的密码通信，基于量子密钥分发的量子保密通信系统的安全性是基于 量子力学的基本原理而不是数学计算的复杂性，利用海森堡不确定性原理和未知量子态不 可克隆原理来发现窃听的存在，在理论上确保了信息的无条件安全性。目前，量子密钥分发 系统中的解码端多采用分立光学元件搭建而成，体积大、结构复杂、稳定性差、成本高，且一 个解码端仅支持单一的量子密钥分发协议，灵活性、适配性差，不利于推广应用，因此，亟需 设计一种结构紧凑、集成度高、稳定性好、低成本的片上单元可配置的多协议兼容量子密钥 分发解码集成芯片。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题 基于上述技术问题，本发明提供了一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分 发解码集成芯片，该芯片可满足多协议解码需求，结构紧凑、集成度高、稳定性好，利于低成 本推广应用。 (二)技术方案 本发明提供了一种片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成芯片，包 括： 第一可调光分路器2，其上配置不同量子密钥分发协议，且包括第一输出端口和第 二输出端口； 第二可调光分路器3，包括第三输出端口和第四输出端口，且其输入端口与所述第 一输出端口相连； 第三可调光分路器4，包括第五输出端口和第六输出端口，且其输入端口与所述第 4 CN 111585755 A 说 明 书 2/6 页 二输出端口相连，所述第三可调光分路器4与所述第二可调光分路器3的结构参数相同； 第一光延迟线5，其输入端口与所述第三输出端口相连； 第一相位调制器7，其输入端口与所述第四输出端口相连； 第二光延迟线6，其输入端口与所述第五输出端口相连，所述第二光延迟线6与所 述第一光延迟线5的结构参数相同； 第二相位调制器8，其输入端口与所述第六输出端口相连，所述第二相位调制器8 与所述第一相位调制器7的结构参数相同； 第四可调光分路器9，包括两输入端口，分别与第一光延迟线5和第一相位调制器7 的输出端口相连； 第五可调光分路器10，包括两输入端口，分别与第二光延迟线6和第二相位调制器 8的输出端口相连，所述第五可调光分路器10与所述第四可调光分路器9的结构参数相同。 一些实施例中，所述第一可调光分路器2、第二可调光分路器3、第三可调光分路器 4、第一光延迟线5、第一相位调制器7、第二光延迟线6、第二相位调制器8、第四可调光分路 器9及第五可调光分路器10均为光波导结构，并集成在同一衬底1上。 一些实施例中，所述不同量子密钥分发协议包括BB84相位协议、BB84时间戳-相位 协议、差分相移协议及相干态单光路协议。 一些实施例中，所述第一可调光分路器2、第二可调光分路器3、第三可调光分路器 4、第四可调光分路器9和第五可调光分路器10为马赫-曾德尔干涉仪结构或定向耦合器结 构，其中，所述马赫-曾德尔干涉仪结构的上臂光波导或下臂光波导上方分别设置加热电 极、或其上臂光波导和下臂光波导上方同时设置加热电极，所述定向耦合器结构的两个耦 合光波导上方同时设置加热电极。 一些实施例中，所述第一光延迟线5为弯曲波导结构。 一些实施例中，所述第一相位调制器7为上方设置加热电极的直波导结构。 一些实施例中，第一光延迟线5的长度大于第一相位调制器7的长度，且其长度差 为ΔL＝cΔt/n，其中，c为真空中的光速，n为光波导折射率，Δt为延迟时间。 一些实施例中，所述衬底1为硅、石英或III-V族半导体化合物材料。 一些实施例中，所述光波导结构的材料为二氧化硅、绝缘体上硅、氮化硅或III-V 族半导体化合物材料。 一些实施例中，所述加热电极的材料为钛、钨或钛-钨合金。 (三)有益效果 通过上述技术方案可以看出，本发明提供的该片上单元可配置的多协议兼容量子 密钥分发解码集成芯片，至少具有以下有益效果： 1)通过采用可配置片上单元，解决了多种不同量子密钥协议间的兼容问题，能够 满足多种不同量子密钥分发协议解码需求； 2)芯片结构紧凑、集成度高、稳定性好，利于低成本推广应用。 附图说明 图1示出了本发明实施例中片上单元可配置的多协议兼容量子密钥分发解码集成 芯片结构示意图； 5 CN 111585755 A 说 明 书 3/6 页 图2示出了本发明实施例中BB84相位协议、BB84时间戳-相位协议解码过程示意 图； 图3示出了本发明实施例中差分相移协议解码过程示意图； 图4示出了本发明实施例中相干态单路协议解码过程示意图。 图中： 衬底1 第一可调光分路器2 第二可调光分路器3 第三可调光分路器4 第一光延迟线5 第二光延迟线6 第一相位调制器7 第二相位调制器8 第四可调光分路器9 第五可调光分路器10
