[發(fā)明專利]基于軌道角動量的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910871917.1
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110460441B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃端;金迪
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/11;H04B10/54;H04B10/556;H04B10/70
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

1.一種基于軌道角動量的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，包括如下步驟：

S1. 發(fā)送方和接收方進行各自初始化；

S2. 發(fā)送方通過光分束器將相干光源分為信號光和輔助光，并對信號光進行調(diào)制；

S3. 發(fā)送方將調(diào)制后的信號光再次調(diào)制成模式不同的信號光軌道角動量光束，將模式不同的信號光軌道角動量光束進行軌道角動量復(fù)用后，再與輔助光一同進行偏振復(fù)用并發(fā)送給接收方；

S4. 接收方對接收到的光信號進行偏振解復(fù)用；

S5. 接收方將得到的輔助光調(diào)制成模式不同的輔助光軌道角動量光束；

S6. 接收方采用步驟S5得到的模式不同的輔助光軌道角動量光束，對步驟S4接收并解復(fù)用后得到的軌道角動量復(fù)用后的模式不同的信號光軌道角動量光束進行解調(diào)，從而得到發(fā)送方發(fā)送的信號光；

S7. 接收方隨機測量步驟S6得到的信號光的正則位置X或正則動量P的值，從而得到最終的發(fā)送方發(fā)送的密鑰數(shù)據(jù)；

同時，實現(xiàn)所述的基于軌道角動量的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法的系統(tǒng)，包括發(fā)送方和接收方；發(fā)送方包括脈沖激光器、發(fā)送方第一分束器、發(fā)送方電光強度調(diào)制器、發(fā)送方電光相位調(diào)制器、發(fā)送方第二分束器、發(fā)送方第一空間光調(diào)制器~發(fā)送方第N空間光調(diào)制器、耦合器和偏振耦合器，接收方包括偏振分束器、接收方第一分束器、接收方電光相位調(diào)制器、接收方第二分束器、接收方第一空間光調(diào)制器~接收方第N空間光調(diào)制器和接收方第一零差探測器~接收方第N零差探測器；對于發(fā)送方：脈沖激光器、發(fā)送方第一分束器、發(fā)送方電光強度調(diào)制器、發(fā)送方電光相位調(diào)制器和發(fā)送方第二分束器依次串聯(lián)；發(fā)送方第一空間光調(diào)制器~發(fā)送方第N空間光調(diào)制器全部并聯(lián)；發(fā)送方第二分束器的輸出端同時連接發(fā)送方第一空間光調(diào)制器~發(fā)送方第N空間光調(diào)制器的輸入端；發(fā)送方第一空間光調(diào)制器~發(fā)送方第N空間光調(diào)制器的輸出端均連接耦合器的輸入端；耦合器的輸出端連接偏振耦合器的輸入端，偏振耦合器的第二輸入端還連接發(fā)送方第一分束器的第二輸出端；偏振耦合器輸出的信號直接發(fā)送至接收方；對于接收方：偏振分束器的輸入信號為接收方接收的信號；偏振分束器的第一輸出端連接接收方第一分束器的輸入端，偏振分束器的第二輸出端連接接收方電光相位調(diào)制器的輸入端，接收方電光相位調(diào)制器的輸入端連接接收方第二分束器的輸入端；接收方第一分束器有N個輸出端，N個輸出端各自分別連接到接收方第一零差探測器~接收方第N零差探測器的第一輸入端；接收方第二分束器有N個輸出端，N個輸出端各自連接接收方第一空間光調(diào)制器~接收方第N空間光調(diào)制器的輸入端；接收方第一空間光調(diào)制器~接收方第N空間光調(diào)制器的輸出端依次連接接收方第一零差探測器~接收方第N零差探測器的第二輸入端；接收方第一空間光調(diào)制器~接收方第N空間光調(diào)制器與發(fā)送方第一空間光調(diào)制器~發(fā)送方第N空間光調(diào)制器依次相同；脈沖激光器輸出的光通過發(fā)送方第一分束器分為信號光和輔助光，信號光通過發(fā)送方電光強度調(diào)制器進行幅度調(diào)制后，在通過發(fā)送方電光相位調(diào)制器進行相位調(diào)制，然后通過發(fā)送方第二分束器分為N束后，分別通過發(fā)送方第一空間光調(diào)制器~發(fā)送方第N空間光調(diào)制器轉(zhuǎn)換為模式不同的信號光軌道角動量光束，通過耦合器進行軌道角動量復(fù)用后，再通過偏振耦合器與輔助光進行偏振復(fù)用后，發(fā)送給接收方；接收方接收到信號后，通過偏振分束器進行偏振解復(fù)用得到輔助光和軌道角動量復(fù)用后的模式不同的信號光軌道角動量光束；輔助光通過接收方電光相位調(diào)制器實現(xiàn)對輔助光移相后通過接收方第二分束器將輔助光分為N束，再通過接收方第一空間光調(diào)制器~接收方第N空間光調(diào)制器轉(zhuǎn)換為模式不同的輔助光軌道角動量光束；然后采用接收方第一零差探測器~接收方第N零差探測器，根據(jù)得到的輔助光軌道角動量光束，對軌道角動量復(fù)用后的模式不同的信號光軌道角動量光束進行解調(diào)，從而得到最終的發(fā)送方發(fā)送的信號光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軌道角動量的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于步驟S2所述的對信號光進行調(diào)制，具體為對信號光進行相位調(diào)制和幅度調(diào)制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于軌道角動量的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于所述的對信號光進行相位調(diào)制和幅度調(diào)制，具體為通過相位及幅度調(diào)制對相干態(tài)正則分量X和P進行編碼調(diào)制，使信號光服從均值為零的，方差為VA的高斯分布；VA的取值范圍為0VA100。