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[發明專利]一種相位編碼量子密鑰分發的環型多用戶系統及密鑰分發方法在審

專利信息
申請號: 202011644867.2 申請日: 2020-12-31
公開(公告)號: CN112769562A 公開(公告)日: 2021-05-07
發明(設計)人: 郭邦紅;趙韜;胡敏 申請(專利權)人: 華南師范大學
主分類號: H04L9/08 分類號: H04L9/08
代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302 代理人: 頓海舟;李唐明
地址: 510000 廣東省廣州市番禺區*** 國省代碼: 廣東;44
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 相位 編碼 量子 密鑰 分發 多用戶系統 方法
【權利要求書】:

1.一種相位編碼量子密鑰分發的環型多用戶系統,其特征在于:包括Alice控制端、Bob接收端以及基于Sagnac環的光纖鏈路;所述Alice控制端通過基于Sagnac環的光纖鏈路與所述Bob接收端連接;

所述Alice控制端包括n(n≥2且n為整數)個Alice用戶、波分復用裝置、環形器、耦合器、探測單元以及控制端相位調制器;n個Alice用戶、波分復用裝置、環形器、耦合器以及控制端相位調制器依次連接;所述探測單元與所述環形器和耦合器連接;

所述波分復用裝置用于傳輸來自于不同Alice控制用戶的光信號;

所述探測單元用于探測所述基于Sagnac環的光纖鏈路經所述耦合器輸出的干涉光脈沖信號;

所述控制端相位調制器接入基于Sagnac環的光纖鏈路一側,用于調制每個Alice用戶光脈沖的相位;

所述Bob接收端包括n(n≥2且n為整數)個Bob用戶;每個所述Bob用戶包括依次連接的波分解復用裝置、光信號選通裝置、相位調制器以及偏振控制器,并接入基于Sagnac環的光纖鏈路中;

所述基于Sagnac環的光纖鏈路包括順時針方向的CW光纖鏈路和逆時針方向的CCW光纖鏈路;

任意一個Alice用戶與任一個Bob用戶進行通信時,任一Alice用戶發送的光脈沖依次經過所述波分復用裝置、環形器及耦合器被分成順時針光子脈沖和逆時針光子脈沖,順時針光子脈沖依次順向經過控制端相位調制器以及各Bob用戶,參與通信的Bob用戶的相位調制器調制順時針光子脈沖并產生附加相位φB,其他不參與通信的Bob用戶無干擾地允許該順時針光子脈沖通過,最終回到耦合器中;逆時針光子脈沖依次逆向經過各Bob用戶以及控制端相位調制器,所有Bob用戶無干擾地允許該逆時針光子脈沖通過,經過控制端相位調制器被調制并產生附加相位φA,然后回到耦合器中,最后兩路光子脈沖在耦合器處產生干涉;所述探測單元根據相位差(φA—φB)的值響應所述順時針光子脈沖和逆時針光子脈沖的干涉結果;參與通信的Alice用戶和Bob用戶進行數據協調和保密增強處理,最終獲得相同的安全密鑰,完成密鑰分發過程。

2.根據權利要求1所述的一種相位編碼量子密鑰分發的環型多用戶系統,其特征在于:

每個所述Alice用戶包括依次連接的激光脈沖源、強度調制器、偏振控制器以及可變光衰減器;每個所述Alice用戶的激光脈沖源用于產生波長為λm(1≤m≤n)的光脈沖,強度調制器用于對光子脈沖進行誘騙態調制,偏振控制器用于穩定光脈沖的偏振態,可變光衰減器用于將光脈沖衰減到合適的每脈沖平均光子數以獲得光子脈沖。

3.根據權利要求1所述的一種相位編碼量子密鑰分發的環型多用戶系統,其特征在于:

所述波分復用裝置含多個輸入端和一個輸出端,所述波分復用裝置的多個輸入端依次接入n個所述Alice用戶,所述波分復用裝置的輸出端通過光纖鏈路與環形器連接。

4.根據權利要求3所述的一種相位編碼量子密鑰分發的環型多用戶系統,其特征在于:

所述探測單元包括與耦合器連接的第一探測器以及與環形器連接的第二探測器;所述第一探測器和第二探測器均只含一個端口,用于探測所述CW光纖鏈路和CCW光纖鏈路經所述耦合器輸出的干涉光脈沖信號。

5.根據權利要求4所述的一種相位編碼量子密鑰分發的環型多用戶系統,其特征在于:所述耦合器包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述耦合器的第二輸入端與所述第一探測器相連,所述耦合器的第一輸出端和第二輸出端分別接入所述基于Sagnac環的光纖鏈路中,以50:50的比例將輸入的光脈沖信號分成兩路并分別進入到所述順時針方向的CW光纖鏈路和逆時針方向的CCW光纖鏈路。

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