一种m-z型轨道角动量纠缠密钥分发方法与网络系统的制作方法_2

文档序号:9633645阅读:来源:国知局
测量结果恢复出编码的密钥并建立随机秘密的序列作为原始密码,经过密钥 筛选和隐私放大获得安全密钥,从而完成两Bob用户密钥分配与共享。 阳02引优选地,所述S2步骤中还包括W下步骤:
[00%] S2-1.信号光复用:在信号光路中,携带奇偶拓扑荷OAM纠缠的信号光经第二全反 射镜改变传输方向后进入第一复用模块,其中携带偶拓扑荷OAM纠缠的信号光从第二分束 器BS出来直接进入所述调制单元中的第S计算机控制的空间光调制器SLM ;携带奇拓扑荷 OAM纠缠的信号光从第二分束器BS出来再经第五全反射镜改变传播方向后进入所述调制 单元中的第四计算机控制的空间光调制器SLM ;
[0027] S2-2.闲置光复用:在闲置光路中,携带奇偶拓扑荷OAM纠缠的闲置光经第六全反 射镜改变传输方向后进入第二复用模块,其中携带偶拓扑荷OAM纠缠的闲置光从第四分束 器BS出来直接进入所述Bob2用户的第一计算机控制的空间光调制器SLM ;携带奇拓扑荷 OAM纠缠的闲置光从第四分束器BS出来再经第九全反射镜改变传播方向后进入所述Bobl 用户的第二计算机控制的空间光调制器SLM。 阳02引优选地,所述S3步骤中还包括W下步骤:
[0029] S3-1.偶调制:从第一复用模块出来的携带偶拓扑荷OAM纠缠的信号光进入所述 调制单元中的第S计算机控制的空间光调制器SLM进行OAM调制加载信息,加载信息经第 =单模光纤SMF禪合发送到所述符合测量单元中的第一单光子探测器;
[0030] S3-2.奇调制:从第一复用模块出来的携带奇拓扑荷OAM纠缠的信号光进入所述 调制单元中的第四计算机控制的空间光调制器SLM进行OAM调制加载信息,加载信息经第 四单模光纤SMF禪合发送到所述符合测量单元中的第=单光子探测器。
[0031] 优选地,所述S4步骤中还包括W下步骤:
[0032] S4-1. Bob2调制:从第二复用模块出来的携带偶拓扑荷OAM纠缠的闲置光进入所 述Bob2用户的第一计算机控制的空间光调制器SLM进行OAM调制加载信息,加载信息经第 一单模光纤SMF禪合发送到所述符合测量单元中的第二单光子探测器;
[0033] S4-2. Bobl调制:从第二复用模块出来的携带奇拓扑荷OAM纠缠的闲置光进入所 述Bobl用户的第二计算机控制的空间光调制器SLM进行OAM调制加载信息,加载信息经第 二单模光纤SMF禪合发送到所述符合测量单元中的第四单光子探测器。
[0034] 优选地,所述S5步骤中还包括W下步骤:
[0035] S5-1.与Bobl通信:当Alice与Bobl通信时,通过单光子探测器记录下单位时 间内到达的奇拓扑荷OAM的信号光子和闲置光子,并将记录下的探测数据发送到符合计数 器,最后符合计数器对探测数据进行符合测量;
[0036] S5-2.与Bob2通信:当Alice与Bob2通信时,通过单光子探测器记录下单位时 间内到达的偶拓扑荷OAM的信号光子和闲置光子,并将记录下的探测数据发送到符合计数 器,最后符合计数器对探测数据进行符合测量。
[0037] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0038] 1、本发明提出了一种基于OAM纠缠奇偶拓扑荷调制编解码的大容量一对二QKD网 络通信系统;
[0039] 2、本发明中用简单的携带光束旋转器的M-Z干设仪作为QKD网络系统的关键器 件,使该QKD网络具有安全性好、容易实现的优点;
[0040] 3、本发明系统设计合理结构简单,使用操作方便,可扩展性强,将本方案运用到多 个M-Z型复用单元级联可W完成多用户OAM量子密钥分发。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明所述的一种M-Z型轨道角动量纠缠密钥分发网络系统的结构示意 图。
[0042] 图2为本发明所述的一种M-Z型轨道角动量纠缠密钥分发网络系统的框架示意 图。
[0043] 图3为本发明所述的一种M-Z型轨道角动量纠缠密钥分发方法的流程示意图。
[0044] 图中,各标号对应的名称=Alice控制端:1-纠缠产生单元,101-累浦光源LD, 102-第一全反射镜,103-BB0晶体;2-调制单元,201-第S计算机控制的空间光调制器 SLM,202-第S单模光纤SMF,203-第四计算机控制的空间光调制器SLM,204-第四单模光 纤SMF ;3-符合测量单元,301-第一单光子探测器,302-第一符合计数器,303-第二单光子 探测器,304-第S单光子探测器,305-第二符合计数器,306-第四单光子探测器;M-Z型复 用单元:4-第一复用模块,401-第二全反射镜,402-第一分束器BS,403-第S全反射镜, 404-第一光束旋转器BR, 405-第二分束器BS,406-第四全反射镜,407-第五全反射镜; 5-第二复用模块,501-第六全反射镜,502-第=分束器BS,503-第屯全反射镜,504-第二 光束旋转器BR, 505-第四分束器BS,506-第八全反射镜,507-第九全反射镜;Bob用户端: Bobl用户,601-第二计算机控制的空间光调制器SLM,602-第二单模光纤SMF ;Bob2用户, 603-第一计算机控制的空间光调制器SLM,604-第一单模光纤SMF。
【具体实施方式】
[0045] W下结合附图1-3对本发明的【具体实施方式】做进一步说明:
[0046] 参照附图1所示,一种M-Z型轨道角动量纠缠密钥分发网络系统,该系统包括 Alice控制端、M-Z型复用单元和Bob用户端。所述Alice控制端包括纠缠产生单元、调制 单元和符合测量单元;所述M-Z型复用单元包括第一复用模块和第二复用模块;所述Bob 用户端包括Bobl和Bob2用户。
[0047] 参照附图2所示,所述Alice控制端包括纠缠产生单元1、调制单元2和符合测量 单元3 ;其中所述纠缠产生单元1包括累浦光源LD101、第一全反射镜102和BBO晶体103 ; 所述调制单元2包括第S计算机控制的空间光调制器SLM201、第S单模光纤SMF202、第四 计算机控制的空间光调制器SLM203和第四单模光纤SMF204 ;所述符合测量单元3包括第 一单光子探测器301、第一符合计数器302、第二单光子探测器303、第=单光子探测器304、 第二符合计数器305和第四单光子探测器306 ;
[0048] 所述M-Z型复用单元包括第一复用模块4和第二复用模块5 ;其中第一复用模块4 包括第二全反射镜401、第一分束器BS402、第=全反射镜403、第一光束旋转器BR404、第二 分束器BS405、第四全反射镜406和第五全反射镜407 ;第二复用模块5包括第六全反射镜 501、第S分束器BS502、第屯全反射镜503、第二光束旋转器BR504、第四分束器BS505、第八 全反射镜506和第九全反射镜507 ;
[0049] 所述Bob用户端包括Bobl和Bob2用户,其中Bobl用户包括第二计算机控制的空 间光调制器SLM601和第二单模光纤SMF602 ;Bob2用户包括第一计算机控制的空间光调制 器SLM603和第一单模光纤SMF604。
[0050] 所述纠缠产生单元1用于产生携带奇偶拓扑荷OAM纠缠态的信号光和闲置光;所 述第一复用模块4与纠缠产生单元1连接,其根据拓扑荷奇偶不同对信号光子中的OAM进 行分离;所述调制单元2与第一复用模块4连接,所述调制单元2根据OAM拓扑荷奇偶不同 分别对信号光携带的OAM进行调制,加载编码信息,并将编码信息发送给符合测量单元3 ; 所述第二复用模块5与纠缠产生单元1连接,其根据拓扑荷奇偶不同对闲置光子中的OAM 进行分离;所述Bobl用户与第二复用模块5连接,所述Bobl用户用于对OAM拓扑荷为奇数 的闲置光携带的OAM进行调制,加载编码信息,并将编码信息发送给符合测量单元3 ;所述 Bob2用户与第二复用模块5连接,所述Bob2用户用于对OAM拓扑荷为偶数的闲置光携带的 OAM进行调制,加载编码信息,并将编码信息发送给符合测量单元3 ;所述符合测量单元3在 调制单元2和Bob用户端之间,并分别与其相连接,用于将调制单元2和Bob用户端发送到 的相同OAM拓扑荷的编码信息进行记录,并将符合事件进行测量解码。
[0051] 所述累浦光源LDlOl用于产生累浦激光脉冲;所述第一全反射镜102与所述累浦 光源LDlOl连接,用于改变光路和光的传播方向;所述BBO晶体103与所述第一全反射镜 102连接,用于产生奇偶拓扑荷OAM纠缠光子对。
[0052] 所述第二全反射镜401与所述纠缠产生单元1中的BBO晶体103连接,用于改变 信号光的传播方向;所述第一分束器BS402与所述第二全反射镜401连接,其分束比为50 : 50,用于将一束信号光分成两束;所述第=、第四全反射镜403、406都与所述第一分束器 BS402连接,用于改变信号光的传播方向;所述第一光束旋转器BR404与所述第=全反射镜 403连接,用于使第一分束器BS402出来的两束信号光产生a = JT的相位差,从而携带OAM 的信号光子将在第二分束器BS405处发生相增干设或者相消干设;所述第二分束器BS405 与所述第一光束旋转器BR404和所述第四全反射镜406连接,其分束比为50 :50,用于对信 号光进行分束,一束为在第二分束器BS405处发生相增干设的OAM拓扑荷为奇数的信号光, 另一束为在第二分束器BS405处发生
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