本发明涉及量子通信和光量子编码，尤其涉及一种时间相位编码装置、方法及量子通信系统。
背景技术：
1、量子通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域，目前应用主要包含量子密钥分发和量子直接通信。基于量子力学海森堡不确定关系、量子不可克隆定理等物理原理，量子密钥分发能够在通信双方实时安全地共享密钥，量子直接通信能够实现信息的传输即安全。量子通信能够检测到通信信道潜在的窃听行为，可应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。
2、量子通信系统的物理实现，如量子密钥分发和量子直接通信的物理实现，均需对量子态进行编码和解码。在光纤量子通信系统中，时间相位编码(含相位编码)，具有抗信道环境扰动、高效成码等优势，受到业界重视，已成为量子通信主要编码方式。
3、如何在同一个光量子编码装置中兼容多种量子通信协议，实现多种时间相位编码量子态是目前量子通信应用的一个重要问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种时间相位编码装置、方法及量子通信系统，用以解决现有技术中提及的技术问题。
2、根据本申请的第一方面，一种时间相位编码装置，包括：串联的偏振编码模块和不等臂偏振控制干涉仪，其中，
3、所述偏振编码模块包含至少一个输入端口和一个输出端口，所述偏振编码模块用于通过一个输入端口输入光脉冲，基于该光脉冲产生偏振编码量子态的光脉冲，通过所述输出端口输出；所述偏振编码模块的两个本征偏振态之一为
4、所述不等臂偏振控制干涉仪包括一个输入端口和一个输出端口，所述不等臂偏振控制干涉仪通过所述输入端口与所述偏振编码模块的输出端口相连，用于接收所述偏振编码模块输出的偏振编码量子态的光脉冲，将其转换为时间相位编码量子态后，通过所述输出端口输出，所述不等臂偏振控制干涉仪的两个本征偏振态之一为
5、其中，通过设置所述本征偏振态与所述本征偏振态之间的夹角以满足不同量子通信系统的编码需求。
6、根据本申请的第二方面，提供一种时间相位编码方法，应用上述的时间相位编码装置实现时间相位编码。
7、根据本申请的第三方面，提供一种量子通信系统，包括上述的时间相位编码装置。
8、综上所述，本申请提供的时间相位编码装置、方法及量子通信系统至少具有以下有益效果：
9、本申请所述装置包括：串联的偏振编码模块和不等臂偏振控制干涉仪，其中，所述偏振编码模块包含至少一个输入端口和一个输出端口，所述偏振编码模块用于通过一个输入端口输入光脉冲，基于该光脉冲产生偏振编码量子态的光脉冲，通过所述输出端口输出；所述不等臂偏振控制干涉仪包括一个输入端口和一个输出端口，所述不等臂偏振控制干涉仪通过所述输入端口与所述偏振编码模块的输出端口相连，用于接收所述偏振编码模块输入的偏振编码量子态的光脉冲，将其转换为时间相位编码量子态后，通过所述输出端口输出。本申请采用偏振编码模块与不等臂干涉仪串联，偏振编码模块产生偏振编码量子态，再经过不等臂偏振控制干涉仪将偏振编码量子态转换为时间相位编码量子态，从而实现x基/z基、y基/z基和x基/y基等时间相位编码量子态的灵活产生。
1.一种时间相位编码装置，其特征在于，包括：串联的偏振编码模块和不等臂偏振控制干涉仪，其中，
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振编码模块包括：偏振控制光路和设置在所述偏振控制光路的传输光路中的至少一个相位调制器；其中，
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述偏振控制光路包括：第三光耦合单元、第四光耦合单元、第三传输光路和第四传输光路；所述第三光耦合单元与所述第四光耦合单元通过所述第三传输光路和第四传输光路连接；
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三光耦合单元和第四光耦合单元为光耦合器，所述偏振控制光路还包括90°偏振态旋转器，所述90°偏振态旋转器设置在第三传输光路或第四传输光路中；
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三光耦合单元和第四光耦合单元为同一光耦合器，所述偏振控制光路还包括：两个反射镜；
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三光耦合单元和第四光耦合单元为同一偏振分束器，所述偏振控制光路还包括：两个反射镜；
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三光耦合单元为偏振分束器，所述第四光耦合单元为光耦合器；
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三光耦合单元为光耦合器，所述第四光耦合单元为偏振分束器；
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
10.根据权利要求4、8或9所述的装置，其特征在于，所述偏振控制光路还包括：第一前置光干涉仪和前置光耦合单元，其中，所述第一前置光干涉仪包括：第三光耦合单元、第五传输光路以及设置在所述第五传输光路上的前置相位调制器；
11.根据权利要求4、8或9所述的装置，其特征在于，所述偏振控制光路还包括：第二前置光干涉仪，所述第二前置光干涉仪包括：第三光耦合单元、前置光耦合单元、第一前置传输光路、第二前置传输光路以及设置在所述第一前置传输光路或所述第二前置传输光路中的前置相位调制器，
12.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
13.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述同一光耦合单元为偏振分束器，所述偏振分束器至少包含三个端口，分别为第一端口、第二端口和第三端口，所述偏振分束器的第一端口为所述偏振控制光路的输入和输出端口，所述偏振分束器的第二端口和第三端口通过所述传输光路连接；所述偏振分束器的本征偏振态为所述光耦合单元的本征偏振态。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述光耦合单元包括：偏振分束器、第一起偏器和第二起偏器；
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，
18.根据权利要求13～17任一项所述的装置，其特征在于，
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，
20.根据权利要求13～17任一项所述的装置，其特征在于，
21.根据权利要求13～17任一项所述的装置，其特征在于，
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，
23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不等臂偏振控制干涉仪包括：第一光耦合单元、第二光耦合单元、第一传输光路和第二传输光路；
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第二光耦合单元为偏振合束器；
25.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第二光耦合单元为光耦合器；
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第一传输光路或所述第二传输光路为90°扭转保偏光纤，或者，
27.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第一光耦合单元与所述第二光耦合单元为同一器件，所述不等臂偏振控制干涉仪还包括：两个反射镜，
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述同一器件为偏振分束器，所述偏振分束器的本征偏振态为所述不等臂偏振控制干涉仪的本征偏振态方向。
29.根据权利要求28所述的装置，其特征在于，所述两个反射镜为四分之一波片反射镜或90°法拉第旋转反射镜；或者，所述不等臂偏振控制干涉仪还包括：两个起偏器，
30.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述同一器件为光耦合器，所述不等臂偏振控制干涉仪还包括：两个起偏器，
31.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第一传输光路和第二传输光路为保偏光纤或自由空间。
32.根据权利要求23～31任一项所述的装置，其特征在于，所述不等臂偏振控制干涉仪还包括：起偏器；
33.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
34.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述本征偏振态与所述本征偏振态之间夹角为：n·22.5°，其中n为整数。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，所述本征偏振态与所述本征偏振态之间夹角通过旋转所述偏振控制光路和所述不等臂偏振控制干涉仪中至少之一实现；和/或
36.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
37.一种时间相位编码方法，其特征在于，应用权利要求1至36任一项所述的时间相位编码装置实现时间相位编码。
38.一种量子通信系统，其特征在于，包括权利要求1至36任一项所述的时间相位编码装置。
