Устройство генерации единичных фотонов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЕДИНИЧНЫХ ФОТОНОВ(71) Заявители Мусский Александр Сергеевич Осипович Виталий Семенович Яшин Константин Дмитриевич(72) Авторы Мусский Александр Сергеевич Осипович Виталий Семенович Яшин Константин Дмитриевич(73) Патентообладатели Мусский Александр Сергеевич Осипович Виталий Семенович Яшин Константин Дмитриевич(57) Устройство генерации единичных фотонов, содержащее источник фотонов, поляризатор и переменный оптический аттенюатор, отличающееся тем, что поляризатор представляет собой микрооптоэлектромеханический прибор, основными элементами которого являются поляроиды, закрепленные на актюаторах, которые установлены с возможностью перемещения и расположения поляроидов на пути следования оптического излучения. 57662009.12.30 Устройство относится к области микросистемной техники и может быть использовано в системах передачи информации, использующих принципы квантовой криптографии. Одним из принципов кодирования классической информации в состояния квантовых систем в имеющихся прототипах квантовых криптосистем является кодирование информации о ключе в поляризационные степени свободы фотонов 1-4. В качестве аналога можно рассмотреть устройство 3 для генерации квантовокриптографического ключа. Данное устройство работает по протоколу ВВ 84 5, что предполагает генерацию и отправку в канал связи фотонов четырех направлений поляризации. Выбор необходимого направления поляризации фотона в данном случае достигается благодаря использованию одного из четырех имеющихся в устройстве источников единичных фотонов (ИЕФ) с соответствующим поляризационным фильтром. В качестве прототипа, как наиболее близкое из известных авторам по своим техническим характеристикам, возьмем устройство генерации квантово-криптографического ключа 4. Устройство работает аналогично описанному выше, т.е. смена поляризации фотонов в канале связи обеспечивается чередованием работы ИЕФ. Главный недостаток упомянутых устройств - это наличие большого количества (в данном случае четырех) ИЕФ. ИЕФ тут следует понимать как совокупность источника фотонов (ИФ), поляризационного фильтра и переменного оптического аттенюатора (ПОА),ослабляющего излучение до уровня, близкого к единичному фотону. Технической задачей полезной модели является сокращение количества функциональных блоков в устройстве генерации квантово-криптографического ключа. Поставленная задача решается за счет замены в ИЕФ поляризационного фильтра на микрооптоэлектромеханический (МОЭМС) поляризатор. В результате, например, для протокола ВВ 84 вместо четырех ИЕФ с постоянным поляризационным фильтром потребуется только один ИЕФ, но с управляемым МОЭМС поляризатором. МОЭМС поляризатор изготавливается по одной из технологий микросистемной техники 6 и представляет собой устройство дискретно управляемой поляризации оптического излучения. Устройство состоит из входной и выходной коллимационных щелей и набора поляроидов, закрепленных на соответствующих актюаторах. Количество и пространственная ориентация поляроидов определяется требуемым протоколом передачи. Работает устройство следующим образом в нормальном состоянии актюаторы не активизированы, поляроиды не преграждают путь оптическому излучению, и фотоны проходят сквозь устройство, не претерпевая какой-либо модуляции. При необходимости изменить поляризацию излучения, на соответствующий актюатор подается сигнал, и актюатор,перемещая поляроид, располагает его на пути следования фотонов, тем самым изменяя на выходе их поляризацию. Схематично изображение ИЕФ с МОЭМС поляризатором представлено на фигуре. В качестве актюаторов могут выступать пьезо- или термо- биморфные балки, консоли с электростатическим управлением, шаговые двигатели и др. 6. Таким образом, применение описанной полезной модели позволит сократить количество ИЕФ в системах генерации квантово-криптографических ключей до одного. В связи с идентичным технологическим процессом производства следует отметить возможность изготовления ИФ и МОЭМС оптического поляризатора в одном модуле (на одном кристалле). Полезная модель может быть также использована в других приложениях, требующих дискретного изменения поляризации оптического излучения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.