一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，包括用户端Alice，用户端Bob和测量单元；所述用户端Alice和用户端Bob利用来自测量单元的强脉冲激光实现信道环境实时监测，结合变形镜可补偿光束的相位畸变；所述测量单元可对具有轨道角动量的光子进行Bell态的测量，同时结合时分复用技术减少了探测器的数量需求；本实用新型专利技术实现了基于OAM的测量设备无关量子密钥分发，用户利用轨道角动量态进行编码，具有稳定性好，成码率高，扩展性强的特点。

A Real-time Tracking Compensation Independent Quantum Key Distribution System for OAM Measurement Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统
本技术属于量子信息与光通信
，涉及一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统。
技术介绍
自1984年第一个量子密钥分配协议问世以来，量子密钥分配(QuantumKeyDistribution，QKD)一直被认为是量子信息科学中一项非常可行的技术。QKD允许两个远程用户(Alice和bob)根据量子物理定律生成具有理论上无条件安全的密钥。然而，在现实环境下，理想模型和实际设备之间存在差距。例如，一个理想的QKD协议需要一个理想的单光子源和探测器来保证其安全性。以目前的技术来看，理想的单光子源和探测器是难以实现的。这些器件的不理想使得QKD系统容易受到各种攻击。例如，光子数分裂攻击、时移攻击和致盲攻击等。为了克服这些困难，人们提出了设备无关的量子密钥分配的概念(DeviceindependentQuantumKeyDistribution，DI-QKD)。DI-QKD的安全性不取决于设备的特性，这意味着即使设备不理想，量子黑客也无法利用这一缺陷窃取到任何信息。因此，DI-QKD总是能保证无条件的理论安全。然而，DI-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，包括：用户端Alice、用户端Bob和测量单元；所述用户端Alice和用户端Bob通过量子信道与测量单元连接，其中：所述测量单元包括：第一、二望远镜系统、第一至第四反射镜、第一50:50分束器、第一偏振分束器、脉冲激光器、第一延时器、M‑Z干涉仪、二单光子探测器；所述测量单元的脉冲激光器发出基模高斯光束时，先经过第一偏振分束器的筛选将偏振模式为竖直偏振的基模高斯光反射至第一50:50分束器分成两束，再经过第一反射镜和第二反射镜反射，最后经过所述第一望远镜系统和第二望远镜系统准直，通过量子信道分别发往用户端Alice和用户端B...

【技术特征摘要】
1.一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，包括：用户端Alice、用户端Bob和测量单元；所述用户端Alice和用户端Bob通过量子信道与测量单元连接，其中：所述测量单元包括：第一、二望远镜系统、第一至第四反射镜、第一50:50分束器、第一偏振分束器、脉冲激光器、第一延时器、M-Z干涉仪、二单光子探测器；所述测量单元的脉冲激光器发出基模高斯光束时，先经过第一偏振分束器的筛选将偏振模式为竖直偏振的基模高斯光反射至第一50:50分束器分成两束，再经过第一反射镜和第二反射镜反射，最后经过所述第一望远镜系统和第二望远镜系统准直，通过量子信道分别发往用户端Alice和用户端Bob；用户端Alice和用户端Bob分别利用来自测量单元的强脉冲激光实现信道环境实时监测、相位畸变补偿以及轨道角动量的编码后发往测量单元；所述测量单元的第一望远镜系统和第二望远镜系统分别接收来自用户端Alice和用户端Bob的信号脉冲时，此信号脉冲先经过所述第一反射镜和第二反射镜反射然后在第一50:50分束器处进行干涉，干涉后的脉冲经过反射镜的反射后，经过第一延时器被分成时间模式不同的前后脉冲，进入M-Z干涉仪，然后被M-Z干涉仪分离，最后进入第一单光子探测器和第二单光子探测器造成响应，输出测量结果；用户端Alice和用户端Bob根据测量的响应情况，经过基的对比和密钥协商等过程后，在本地产生一致的密钥。2.如权利要求1所述的一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，所述用户端Alice包括：第三望远镜系统，第一窄带滤波器，第一分束器，第一电荷耦合元件，第二延时器，第二偏振分束器，第一变形镜，第二变形镜，第一半波片，第一空间光调制器和第一强度调制器；所述用户端Bob包括：第四望远镜系统，第二窄带滤波器，第二分束器，第二电荷耦合元件，第三延时器，第三偏振分束器，第三变形镜，第四变形镜，第二半波片，第二空间光调制器和第二强度调制器。3.如权利要求2所述的一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，所述第一、二电荷耦合元件用于实时监测激光脉冲的强度以及大气湍流造成的波前相位畸变，为时钟同步以及相位畸变补偿提供参考信息，所述第一、二变形镜和第三、四变形镜分别根据所述第一电荷耦合元件和第二电荷耦合元件提供的参考信息对波前相位进行畸变补偿。4.如权利要求2所述的一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，所述第一、二空间光调制器与所述第一、二强度调制器对脉冲进行随机调制；所述第一空间光调制器和第二空间光调制器对轨道角动量进行编码时，随机选择四个态中的一个进行编码；其中{|o|＞，|e＞}为X基；为Y基；|o＞和代表比特0；|e＞和代表比特1；|o＞和|e＞分别代表拓扑荷数为奇数和偶数的轨道角动量态；所述第一、二强度调制器精确产生不同平均光子数强度的诱骗态和信号态光子。5.如权利要求1所述的一种实时跟踪补偿的OAM测量设备无关量子密钥分发系统，其特征在于，所述M-Z干涉仪包括第二50:50分...

【专利技术属性】
技术研发人员：何翼龙，郭邦红，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：广东,44