多用戶軌道角動量波分復(fù)用qkd網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括Alice控制端、軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元和Bob用戶端；Alice控制端包括混合糾纏產(chǎn)生單元、SAM調(diào)制單元和符合測量單元；O-W型復(fù)用單元包括復(fù)用和解復(fù)用模塊；Bob用戶端包括n個Bob用戶；混合糾纏產(chǎn)生單元產(chǎn)生攜帶多波長混合糾纏的閑置光和信號光,其中閑置光經(jīng)解復(fù)用模塊發(fā)送給不同的Bob用戶,其對OAM進行調(diào)制加載信息，加載信息經(jīng)復(fù)用模塊發(fā)送至符合測量單元；信號光經(jīng)SAM調(diào)制單元對SAM進行調(diào)制加載信息并發(fā)送至符合測量單元；復(fù)用模塊和SAM調(diào)制單元發(fā)送的加載信息在符合測量單元進行測量解碼。本實用新型實現(xiàn)了大容量的量子編解碼通信，操作方便、用戶數(shù)擴展能力強、通信中各用戶相對獨立、安全性高。
【專利說明】
多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及自由空間通信與量子通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種多用戶軌道角 動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)密碼技術(shù)的安全性由數(shù)學上的計算復(fù)雜度來保證，但隨著目前計算能力的進 步和提高，傳統(tǒng)密碼技術(shù)的安全性受到巨大威脅。而量子密碼技術(shù)的安全性不依賴于計算 的復(fù)雜度，其安全性以量子力學的海森堡測不準原理和未知量子態(tài)不可克隆原理為依據(jù)。 量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution，QKD)是以量子力學基本原理為基礎(chǔ)，讓處于不 同地理位置的合法參與者(通常用Alice和Bob表示)分享密鑰，而且在理論上是具有無條件 安全性的，其調(diào)制解調(diào)的自由度可以是波長、相位、振幅、強度以及熱點關(guān)注的軌道角動量 (Orbital Angular Momentum，0AM)等。
[0003] 研究發(fā)現(xiàn)，光子可以攜帶兩種角動量：自旋角動量(Spin Angular Momentum，SAM) 和OAM AAM與光子的圓偏振態(tài)有關(guān)，左旋圓偏振態(tài)I L>和右旋圓偏振態(tài)I R>作為自旋算符的 本征態(tài)，分別攜帶有±力的3六1，利用光子的SAM只能實現(xiàn)一個量子位的編碼(對應(yīng)一個二維 希爾伯特空間）；與SAM不同的是，OAM是一個新的自由度并可以加載數(shù)據(jù)信息。1992年，荷蘭 萊頓大學的Alien團隊從理論上證明光子中含有確定的軌道角動量彷。光的OAM和復(fù)電場相 位角有關(guān)，OAM來源于繞傳播方向的相位波前。一個光子OAM值為執(zhí)對應(yīng)螺旋形等相位面，螺 旋相位項為exp(i 1 Φ )，1為OAM量子數(shù)，1的正負代表旋轉(zhuǎn)方向不同，Φ為極坐標系中的極 角。由于1可以取任意整數(shù)，所以單光子有無數(shù)個OAM正交本征態(tài)，即光子OAM具有高維特性。 因此，若以光子OAM作為信息的載體來編碼信息可以實現(xiàn)一個高維的Hilbert空間中多位量 子態(tài)編碼(qubits)，能夠顯著增大光子攜帶信息容量，提高編碼安全性。
[0004] 在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中，編碼量子信息的載體可以有兩種類型：單光子和糾纏光 子對。由于糾纏光子對之間有較強的糾纏關(guān)聯(lián)，基于光子對糾纏態(tài)的量子通信具有通信容 量大、保密性強等優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)中提出了一種點對點的自旋-軌道角動量混合調(diào)制量子密 鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)，每一對混合自旋-軌道角動量糾纏光子對可以加載超過一個比特的編 碼信息量，實現(xiàn)了大容量的量子編碼;并改進了基于"相互無偏基"量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的編 碼方法。另有基于OAM的保密通信系統(tǒng)，其具有高效、穩(wěn)定和低廉等優(yōu)點，而且進一步提高了 OAM的調(diào)制編碼及解碼能力。
[0005] 但上述方案和目前的其它方案基于OAM混合糾纏的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)多數(shù)是點對 點的，改進和設(shè)計可擴展的多用戶OAM高維編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)就顯得十分重要。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多用戶軌道角動量波分復(fù) 用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0007] 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 包括Alice控制端、軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元和Bob用戶端，其中：
[0008] 所述Alice控制端包括混合糾纏產(chǎn)生單元、SAM調(diào)制單元和符合測量單元，所述混 合糾纏產(chǎn)生單元包括多波長激光器MW-LD、波長篩選器WS、BB0晶體、第一單模光纖 plate相位板;所述SAM調(diào)制單元包括半波片HWP、偏振分束器I3BS和第三單模光纖SMF;所述 符合測量單元包括第一單光子探測器、符合計數(shù)器和第二單光子探測器；
[0009] 所述O-W型復(fù)用單元由復(fù)用模塊和解復(fù)用模塊構(gòu)成；
[0010] 所述Bob用戶端包括η個Bob用戶；
[0011] 所述多波長激光器MW-LD產(chǎn)生不同波長的激光脈沖，不同波長激光脈沖依次輸入 到波長篩選器WS和BBO晶體中，在所述BBO晶體參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生攜帶不同波長SAM糾纏 的信號光和閑置光并分成兩光路:信號光路和閑置光路；
[0012] 所述信號光路路線:從所述BBO晶體輸出的η組不同波長激光脈沖依次輸入到所述 第一單模光纖SMF、半波片HWP、偏振分束器I 3BS、第三單模光纖SMF、第一單光子探測器最后 將其探測結(jié)果輸入到所述符合計數(shù)器中；
[0013] 所述閑置光路路線:從所述BBO晶體輸出的η組不同波長激光脈沖依次輸入到所述 q-plate相位板、解復(fù)用模塊;在解復(fù)用模塊處輸入到所述Bob用戶端的η個Bob用戶中，然后 η個Bob用戶中輸出后在所述復(fù)用模塊處進行匯合，然后再輸入到第二單光子探測器中，最 后將探測結(jié)果輸入到所述符合計數(shù)器中與信號光路中的探測結(jié)果進行符合測量。優(yōu)選地， 每個Bob用戶均包括直角棱鏡、計算機控制的空間光調(diào)制器SLM和第二單模光纖SMF;所述解 復(fù)用模塊的信號輸入到每個Bob用戶后依次經(jīng)過所述直角棱鏡、計算機控制的空間光調(diào)制 器SLM和第二單模光纖SMF然后輸入到所述復(fù)用模塊中匯合。
[0014] 優(yōu)選地，所述計算機控制的空間光調(diào)制器SLM與直角棱鏡的斜邊平行放置。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：
[0016] 1、本實用新型以SAM-OAM混合糾纏光子對作為編解碼的信息載體，提高了多用戶 軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性；
[0017] 2、本實用新型中所用的每一對SAM-OAM混合糾纏光子對都可以加載多比特的編碼 信息量，實現(xiàn)了大容量的量子編解碼通信；
[0018] 3、本實用新型中軌道角動量波分O-W型復(fù)用技術(shù)保證了各個用戶之間的相對獨 立，具有很好的隔離度，單用戶的密鑰生成率不會隨著用戶數(shù)的增加而減?。?br>[0019] 4、本實用新型系統(tǒng)設(shè)計合理結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，具有良好的拓展性。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型所述的多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為本實用新型所述的多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的原理示意圖。
[0022] 圖3為本實用新型所述的Alice控制端框架示意圖。
[0023] 圖4為本實用新型所述的Bob用戶端框架示意圖。
[0024] 圖中，各標號對應(yīng)的名稱：1_混合糾纏產(chǎn)生單元，101-多波長激光器MW-LD，102-波 長篩選器WS，103-BB0晶體，104-第一單模光纖SMF，105-q-plate相位板；2-SAM調(diào)制單元， 201-半波片HffP，202-偏振分束器PBS，203-第三單模光纖SMF; 3-符合測量單元，301-第一單 光子探測器，302-符合計數(shù)器，303-第二單光子探測器;401-解復(fù)用模塊，402-復(fù)用模塊； (501,502……50n)_直角棱鏡，（511、512……51η)_計算機控制的空間光調(diào)制器SLM，（521、 522……52η)_第二單模光纖SMF。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖1-4對本實用新型的【具體實施方式】做進一步說明：
[0026] 參照附圖1所示，多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括Alice控制 端、軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元和Bob用戶端。其中Alice控制端包括混合糾纏產(chǎn)生單 元、SAM調(diào)制單元和符合測量單元;軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元包括復(fù)用模塊和解復(fù)用 模塊;Bob用戶端包括Bob I、Bob2…· Bobn等N個不同用戶(n = l，2,3····)。
[0027] 參照附圖2-圖4所示，所述Alice控制端包括混合糾纏產(chǎn)生單元1、SAM調(diào)制單元2和 符合測量單元3;其中所述混合糾纏產(chǎn)生單元1包括多波長激光器MW-LDlOl、波長篩選器 WS102、BB0晶體103、第一單模光纖SMF104和q-plate相位板105;所述SAM調(diào)制單元2包括半 波片HWP201、偏振分束器PBS202和第三單模光纖SMF203;所述符合測量單元3包括第一單光 子探測器301、符合計數(shù)器302和第二單光子探測器303;
[0028]所述O-W型復(fù)用單元包括解復(fù)用模塊401和復(fù)用模塊402;
[0029] Bob用戶端包括Bobl、Bob2···. Bobn等N個不同用戶(η=1，2,3···.);每個Bob用戶都 包括直角棱鏡、第二單模光纖SMF和獨立計算機控制的空間光調(diào)制器SLM，其中所述計算機 控制的空間光調(diào)制器SLM與直角棱鏡的斜邊平行放置。
[0030] 所述混合糾纏產(chǎn)生單元1用于產(chǎn)生攜帶多波長SAM-OAM混合糾纏態(tài)的閑置光和信 號光;所述解復(fù)用模塊401與混合糾纏產(chǎn)生單元1連接，用于以波長尋址的方式將各個波長 閑置光發(fā)送給相應(yīng)的不同Bob用戶；所述Bob用戶端與軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元中的 解復(fù)用模塊401連接，每個不同Bob用戶（即不同波長)都包括直角棱鏡、第二單模光纖SMF和 獨立計算機控制的空間光調(diào)制器SLM，不同波長的閑置光經(jīng)直角棱鏡改變光路后進入計算 機控制的空間光調(diào)制器SLM，不同Bob用戶用計算機控制的空間光調(diào)制器SLM對相應(yīng)波長閑 置光攜帶的OAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息，再利用第二單模光纖SMF過濾并輸出基模高斯 模式的閑置光，并將其發(fā)送至軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元中的復(fù)用模塊402;所述復(fù)用 模塊402與Bob用戶端相連接，用于以波長尋址的方式將不同Bob用戶發(fā)送來的加載信息傳 輸?shù)椒蠝y量單元3中的第二單光子探測器303;所述SAM調(diào)制單元2與混合糾纏產(chǎn)生單元1 連接，用于對各波長信號光攜帶的SAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息，并將其發(fā)送至符合測量 單元3中的第一單光子探測器301;所述符合測量單元3在復(fù)用模塊402和SAM調(diào)制單元2之 間，并與它們連接，用于將復(fù)用模塊402和SAM調(diào)制單元2發(fā)送到的相同波長加載信息進行記 錄，并將符合事件進行測量解碼。
[0031] 所述多波長激光器Mff-LDioi用于產(chǎn)生不同波長的栗浦激光脈沖;所述波長篩選器 WS102與所述多波長激光器MW-LD101相連接，用于根據(jù)合法用戶的通信需要篩選出不同的 波長(不同的波長即不同的Bob用戶）；所述BBO晶體103與所述波長篩選器WS102連接，用于 產(chǎn)生攜帶不同波長SAM糾纏光子對的信號光和閑置光;所述第一單模光纖SMF104與所述BBO 晶體10 3連接，用于隔離OAM糾纏所帶來的串擾;所述q-p I at e相位板105與所述BBO晶體10 3 連接，用于實現(xiàn)不同波長閑置光攜帶的SAM向OAM自由度轉(zhuǎn)化。
[0032]所述解復(fù)用模塊401與所述混合糾纏產(chǎn)生單元1中的q-plate相位板105相連接，用 于以波長尋址的方式將各個波長閑置光發(fā)送給相應(yīng)的不同Bob用戶;所述復(fù)用模塊402在所 述Bob用戶端與所述符合測量單元3的第二單光子探測器303之間，并與他們相連接，用于以 波長尋址的方式將不同Bob用戶發(fā)送來的加載信息傳輸?shù)椒蠝y量單元3中的第二單光子 探測器303。
[0033]其中所述Bob用戶端包括η個直角棱鏡501-50n、n個計算機控制的空間光調(diào)制器 SLM511-51n 和 η 條第二單模光纖 SMF521-52n。
[0034]對于Bobl用戶:所述直角棱鏡501與所述軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元中的解復(fù) 用模塊401連接，用于改變光束的傳播方向；所述計算機控制的空間光調(diào)制器SLM511與所 述直角棱鏡連接501連接，用于對波長閑置光攜帶的OAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息； 所述第二單模光纖SMF521與計算機控制的空間光調(diào)制器SLM511相連接，用于將Bob 1用戶的 編碼信息發(fā)送到軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元的復(fù)用模塊402;
[0035]對于Bob2用戶:所述直角棱鏡502與所述軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元中的解復(fù) 用模塊401連接，用于改變光束的傳播方向；所述計算機控制的空間光調(diào)制器SLM512與所述 直角棱鏡502連接，用于對波長1 2的閑置光攜帶的OAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息;所述第 二單模光纖SMF522與計算機控制的空間光調(diào)制器SLM512相連接，用于將Bob2用戶的編碼信 息發(fā)送到軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元的復(fù)用模塊402;
[0036]依次類推，對于Bobn用戶：所述直角棱鏡50η與所述軌道角動量波分O-W型復(fù)用單 元中的解復(fù)用模塊401連接，用于改變光束的傳播方向；計算機控制的空間光調(diào)制器SLM51n 與所述直角棱鏡50η連接，用于對波長1"的閑置光攜帶的OAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息； 所述第二單模光纖SMF52n與計算機控制的空間光調(diào)制器SLM51n相連接，用于將Bobn用戶的 編碼信息發(fā)送到軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元的復(fù)用模塊402。
[0037]所述半波片HWP201與所述混合糾纏產(chǎn)生單元1中的第一單模光纖SMF104連接，用 于對不同波長信號光攜帶的SAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制；所述偏振分束器PBS202與半波片 HWP201連接，用于對偏振進行篩選，將半波片HWP201和偏振分束器PBS202配合使用，此時旋 轉(zhuǎn)半波片HWP201，我們可以實現(xiàn)想要的可變旋轉(zhuǎn)角;所述第三單模光纖SMF203與偏振分束 器PBS202連接，用于對不同波長的編碼信號光耦合發(fā)送到符合測量單元3中的第一單光子 探測器301。
[0038] 所述第一單光子探測器301與所述SAM調(diào)制單元2中的第三單模光纖SMF203連接， 用來記錄單位時間內(nèi)到達的不同波長信號光子;所述第二單光子探測器303與所述軌道角 動量波分O-W型復(fù)用單元中的復(fù)用模塊402相連接，用來記錄單位時間內(nèi)到達的不同波長閑 置光子;所述符合計數(shù)器302在第一單光子探測器301和第二單光子探測器303之間，并與他 們連接，用于對相同波長信號光子和閑置光子的符合事件進行測量解碼。
[0039]本實用新型中多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體工作原理如下:在該 多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，多波長激光器Mff-LDlOl產(chǎn)生不同波長的栗浦激光 脈沖，根據(jù)合法用戶的通信需要，波長篩選器WS102篩選出任一用戶所需的脈沖，在BBO晶體的 工作波段范圍，這脈沖垂直照射BBO晶體103,通過BBO晶體103參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生攜帶不同
波長SAM糾纏的信號光和閑置光，此時糾纏光子對量子態(tài)為： 其中A和B分別表不信號光子和閑置光子，λ代表脈沖的波長，I L>表不左旋圓偏振態(tài)并攜帶 +?的SAM，I R>表示右旋圓偏振態(tài)并攜帶-S的SAM，由于糾纏效應(yīng)，不同波長的信號光子經(jīng)過 第一單模光纖SMF104后，將不同波長的信號光子和閑置光子中存在的OAM干擾濾除了，再有 不同波長的閑置光子經(jīng)過q-plate相位板105,將閑置光子中SAM向OAM轉(zhuǎn)化，此時，q-plate 相位板105的功能可以用一個量子算符表不為
在 q-plate相位105的作用下，不同波長的信號光子和閑置光子的量子態(tài)將演化為SAM-OAM混 合糾纏態(tài)：
其中λ代表脈沖的波長，π表示SAM 本征態(tài)，1表示OAM本征態(tài)，為了方便，我們這里取OAM的量子數(shù)為1。
[0040] 從q-plate相位板105出來攜帶不同波長SAM-OAM混合糾纏態(tài)的閑置光子進入O-W型 復(fù)用單元中的解復(fù)用模塊401，解復(fù)用模塊401以波長尋址的方式將各個波長閑置光發(fā)送給相 應(yīng)的不同Bob用戶，對于Bobl用戶：波長A 1的閑置光經(jīng)直角棱鏡501改變光路后進入計算機 控制的空間光調(diào)制器SLM511，計算機控制的空間光調(diào)制器SLM511對波長閑置光攜帶的 OAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息，此時量子態(tài)為：
其中，X為OAM的相位偏轉(zhuǎn)取向角，Bob 1用戶的加載信息經(jīng)第二單模光纖SMF521耦合發(fā)送到O-W 型復(fù)用單元的復(fù)用模塊402;對于Bob2用戶:波長λ2的閑置光經(jīng)直角棱鏡502改變光路后進入 計算機控制的空間光調(diào)制器SLM512，計算機控制的空間光調(diào)制器SLM512對波長λ 2的閑置光攜帶 的OAM進行相位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息，此時量子態(tài)為：
Bob2用戶的加載信息經(jīng)第二單模光纖SMF522耦合發(fā)送到O-W型復(fù)用單元的復(fù)用模塊402;依 次類推，對于Bobn用戶:波長λη的閑置光經(jīng)直角棱鏡50η改變光路后進入計算機控制的空間 光調(diào)制器SLM51n，計算機控制的空間光調(diào)制器SLM5 In對波長1"的閑置光攜帶的OAM進行相 位偏轉(zhuǎn)調(diào)制加載信息，此時量子態(tài)為
，Bobn用戶的 加載信息經(jīng)第二單模光纖SMF52n耦合發(fā)送到O-W型復(fù)用單元的復(fù)用模塊402。各個不同Bob 用戶的加載信息經(jīng)O-W型復(fù)用單元中的復(fù)用模塊402進入符合測量單元3中的第二單光子 探測器303。
[0041] 從第一單模光纖SMF104出來的不同波長信號光進入SAM調(diào)制單元2中的半波片 HWP201，半波片HWP201和偏振分束器TOS202組成SAM調(diào)制器對不同波長信號光攜帶的SAM進 行調(diào)制，從而引入SAM依賴的相位偏轉(zhuǎn)變化，不同波長的偏轉(zhuǎn)SAM量子態(tài)可以表示為
，其中半波片HWP401取向角
（Θ為變量），此時調(diào)制的耦 合信號經(jīng)過第三單模光纖SMF203發(fā)送至符合測量單元3中的第一單光子探測器301。
[0042]當Alice控制端與Bobl通信時，波長為心攜帶加載信息的信號光子從第三單模光纖 SMF203出來后進入符合測量單元3中的第一單光子探測器301進行記錄，同時波長為A1攜帶加 載信息的閑置光子從O-W型復(fù)用單元中的復(fù)用模塊402出來后進入第二單光子探測器303進行記 錄，此時從第一單光子探測器301和第二單光子探測器303出來的記錄數(shù)據(jù)同時傳輸進入符合 計數(shù)器302，此時兩路符合概率函數(shù)尸(祆,、如下所示：
其中，角Θ是偏振態(tài)的隨機可變旋轉(zhuǎn)角和角X是OAM扇形態(tài)的隨機可變角。符合計數(shù)器302將 兩路探測器的記錄結(jié)果進行符合測量并解碼，從而完成Alice控制端與Bobl的安全通信。依 次類推，對于Alice控制端與其他Bob用戶進行通信時，原理相同。
[0043]基于以上結(jié)構(gòu)和原理可知所述多波長激光器MW-LD產(chǎn)生的激光脈沖在該系統(tǒng)的信 號傳輸路線如下：
[0044] 所述多波長激光器MW-LD產(chǎn)生不同波長的激光脈沖，不同波長激光脈沖依次輸入 到波長篩選器WS和BBO晶體中，在所述BBO晶體參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生攜帶不同波長SAM糾纏 的信號光和閑置光并分成兩光路:信號光路和閑置光路；
[0045] 所述信號光路路線:從所述BBO晶體輸出的η組不同波長激光脈沖依次輸入到所述 第一單模光纖SMF、半波片HWP、偏振分束器I 3BS、第三單模光纖SMF、第一單光子探測器最后 將其探測結(jié)果輸入到所述符合計數(shù)器中；
[0046] 所述閑置光路路線:從所述BBO晶體輸出的η組不同波長激光脈沖依次輸入到所述 q-plate相位板、解復(fù)用模塊;在解復(fù)用模塊處輸入到所述Bob用戶端的η個Bob用戶中，然后 η個Bob用戶中輸出后在所述復(fù)用模塊處進行匯合，然后再輸入到第二單光子探測器中，最 后將探測結(jié)果輸入到所述符合計數(shù)器中與信號光路中的測結(jié)果進行符合測量。
[0047] 本實用新型提出了一種基于SAM-OAM混合糾纏的多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)了大容量的量子編解碼通信，且系統(tǒng)合理、使用操作方便、用戶數(shù)擴展能力 強、通信中各用戶相對獨立、安全性高。
[0048]根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實 施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對 本實用新型的一些修改和變更也應(yīng)當落入本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡 管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實用新型 構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1. 多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括Alice控制端、軌道角動量波分O-W型 復(fù)用單元和Bob用戶端，其特征在于： 所述Al ice控制端包括混合糾纏產(chǎn)生單元、SAM調(diào)制單元和符合測量單元，所述混合糾 纏產(chǎn)生單元包括多波長激光器MW-LD、波長篩選器WS、BB0晶體、第一單模光纖Siff^Pq-plate 相位板;所述SAM調(diào)制單元包括半波片HffP、偏振分束器PBS和第三單模光纖SMF;所述符合測 量單元包括第一單光子探測器、符合計數(shù)器和第二單光子探測器； 所述軌道角動量波分O-W型復(fù)用單元由復(fù)用模塊和解復(fù)用模塊構(gòu)成； 所述Bob用戶端包括η個Bob用戶； 所述多波長激光器MW-LD產(chǎn)生不同波長的激光脈沖，不同波長激光脈沖依次輸入到波 長篩選器WS和BBO晶體中，在所述BBO晶體參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生攜帶不同波長SAM糾纏的信 號光和閑置光并分成兩光路:信號光路和閑置光路； 所述信號光路路線:從所述BBO晶體輸出的η組不同波長激光脈沖依次輸入到所述第一 單模光纖SMF、半波片HWP、偏振分束器PBS、第三單模光纖SMF、第一單光子探測器最后將其 探測結(jié)果輸入到所述符合計數(shù)器中； 所述閑置光路路線：從所述BBO晶體輸出的η組不同波長激光脈沖依次輸入到所述q-plate相位板、解復(fù)用模塊;在解復(fù)用模塊處輸入到所述Bob用戶端的η個Bob用戶中，然后η 個Bob用戶中輸出后在所述復(fù)用模塊處進行匯合，然后再輸入到第二單光子探測器中，最后 將探測結(jié)果輸入到所述符合計數(shù)器中與信號光路中的探測結(jié)果進行符合測量。2. 如權(quán)利要求1所述的多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，每個Bob 用戶均包括直角棱鏡、計算機控制的空間光調(diào)制器SLM和第二單模光纖SMF;所述解復(fù)用模 塊的信號輸入到每個Bob用戶后依次經(jīng)過所述直角棱鏡、計算機控制的空間光調(diào)制器SLM和 第二單模光纖SMF然后輸入到所述復(fù)用模塊中匯合。3. 如權(quán)利要求2所述的多用戶軌道角動量波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述計 算機控制的空間光調(diào)制器SLM與直角棱鏡的斜邊平行放置。
【文檔編號】H04L9/08GK205490588SQ201520945820
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年11月24日
【發(fā)明人】郭建軍, 郭邦紅, 范榕華, 張文杰
【申請人】華南師范大學