The utility model includes the Alice control end, the orbital angular momentum modular division multiplex unit and the Bob user side. The Alice control end includes the signal modulation unit and the orbital angular momentum multiplex unit, which includes the Galileo telescope component and the orbital angular momentum separation unit; the Bob is used for the use of the orbital angular momentum separation unit. The home end includes a N Bob user, each of which includes a polarization controller and a detection device, and the light signals generated by the signal modulation unit are in turn into the orbital angular momentum multiplexing unit, the Galileo telescope component and the orbital angular momentum separation device, and then transferred to the polarization controller corresponding to the Bob user end, and finally into the polarization controller. Go into the probe and detect it. The utility model has realized one to many communication of quantum network communication, and each user is relatively independent, and the number of users can be expanded by the increase of orbital angular momentum, and has good scalability and high feasibility.
【技术实现步骤摘要】
基于轨道角动量复用的量子密钥分发网络系统
本技术涉及自由空间通信与多用户量子通信网络领域,具体涉及一种基于轨道角动量复用的量子密钥分发网络系统
技术介绍
量子密钥分发在量子通信技术中发展最为迅速、技术最为成熟,其以通信的安全性成为实用化量子通信的先驱者。随着研究的深入,量子密钥分发技术的难点不断突破,量子密钥分发已经具备了大规模的应用的前景。然而,要实现全球的量子密钥分发网络,还需要突破距离的限制。目前,由于光纤损耗和探测器的不完美性等原因的限制,以光纤为信道的量子密钥分发的距离已基本达到极限,而光在大气中的损耗比在光纤中小,所以为实现远距离的单光子密码通信,发展对自由空间量子密钥分发网络的研究是实现全球量子通信的必经之路。自由空间通信中大气对于不同波长光的损耗不同,且衰减系数也会随着气象条件的变化而改变,所以需要选取合适的光源。其次,光在均匀的大气中近似沿直线传播,无法做到在光纤中传播时那样沿任意路径传输,另外,还需要考虑空间中障碍物的分布,以及大气中空气密度及其梯度等条件的变化对光传播路径的影响,所以需要设计合适的光路以及瞄准装置。此外,空间信道意味着信道无法与外部环境隔离,环境背景光也会进入信道而被探测器所接收,从而对探测过程造成干扰,所以要选择合适的接受装置去除外部杂散光的影响。大气的双折射效应很小,对在大气中传输的光子偏振态很小,因此光子的偏振态适合于自由空间的通信。除了光子的偏振态外,光子的另一个自由度,即轨道角动量绕传播方向旋转时,轨道角动量态保持不变,发送方和接收方不必实时调整参考系。所以,轨道角动量成为了自由空间量子信息物理载体的另一个选 ...
【技术保护点】
基于轨道角动量复用的量子密钥分发网络系统,其特征在于,包括Alice控制端,轨道角动量模分复用单元和Bob用户端,其中:所述Alice控制端包括信号调制单元和轨道角动量复用单元,所述轨道角动量复用单元包括空间光调制器和倒置伽利略望远镜组件;所述轨道角动量模分复用单元包括伽利略望远镜组件和轨道角动量分离装置;所述Bob用户端包括N个Bob用户,每个Bob用户包括偏振控制器与探测装置;所述信号调制单元产生的光信号依次进入到所述空间光调制器、倒置伽利略望远镜组件、伽利略望远镜组件和轨道角动量分离装置,然后所述轨道角动量分离装置根据光子携带的不同轨道角动量来决定光子从不同的端口输出;将所述轨道角动量分离装置输出的信号光子传送至对应Bob用户的偏振控制器中,最后进入到所述探测装置进行探测。
【技术特征摘要】
1.基于轨道角动量复用的量子密钥分发网络系统,其特征在于,包括Alice控制端,轨道角动量模分复用单元和Bob用户端,其中:所述Alice控制端包括信号调制单元和轨道角动量复用单元,所述轨道角动量复用单元包括空间光调制器和倒置伽利略望远镜组件;所述轨道角动量模分复用单元包括伽利略望远镜组件和轨道角动量分离装置;所述Bob用户端包括N个Bob用户,每个Bob用户包括偏振控制器与探测装置;所述信号调制单元产生的光信号依次进入到所述空间光调制器、倒置伽利略望远镜组件、伽利略望远镜组件和轨道角动量分离装置,然后所述轨道角动量分离装置根据光子携带的不同轨道角动量来决定光子从不同的端口输出;将所述轨道角动量分离装置输出的信号光子传送至对应Bob用户的偏振控制器中,最后进入到所述探测装置进行探测。2.如权利要求1所述的基于轨道角动量复用的量子密钥分发网络系统,其特征在于,所述信号调制单元包括特定波长激光光源、衰减器、偏振调制器、控制电路和随机数发生器,所述特定波长的激光光源发送光信号经所述衰减器衰减为单光子水平的光脉冲信号,随后单光子进入到所述偏振调制器中进行偏振调制,所述偏振调制器由所述随机数发生器驱动所述控制电路进而控制所述偏振调制器随机地将单光子态的偏振调节为45度偏振态、135度偏振态、左旋圆偏振态和右旋圆偏振态,最后传输到所述轨道角动量复用单元中。3.如权利要求2所述的基于轨道角动量复用的量子密钥分发网络系统,其特征在于,所述倒置伽利略望远镜组件包括两个共焦的凸透镜,所述伽利略望远镜组件包括一个双曲面凸透镜;所述所述轨道角动量分离装置包括若干级联的M-Z干涉仪,每个M-Z干涉仪包括入射端口,第一分束器,第一反射镜,第一和第二达夫棱镜模块,第二分束器,出射反射端口,出射透射端口和第二反射...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾涵宇,郭邦红,胡敏,张立涛,冉攀,
申请(专利权)人:华南师范大学,广东国腾量子科技有限公司,
类型:新型
国别省市:广东,44
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