一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种M‑Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，包括OAM‑OAM纠缠产生单元、第一和第二复用模块、OAM调制单元、Bob用户端以及符合测量单元；所述OAM‑OAM纠缠产生单元用于产生轨道角动量和轨道角动量混合纠缠量子态；所述第一和第二复用模块用于分离任意OAM态；OAM调制单元用于对轨道角动量进行相位偏转调制和加载编码信息；所述符合测量单元用于对信号光和闲置光进行符合测量解码量子比特信息。本实用新型专利技术提高了量子密钥分发系统的安全性，利用M‑Z干涉仪分离任意OAM，扩展了量子编码的容量，获得了高效编码的量子密钥分发系统，可以时钟同步，进行实时监测，消除了所有检测器侧的漏洞，并且有效解决了参考系对准和模式匹配的问题。

An OAM key distribution system of M-Z type

【技术实现步骤摘要】
一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统
本技术涉及自由空间通信与量子通信网络领域，具体涉及一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统。
技术介绍
传统密码技术的安全性依赖于数学上的计算复杂度，具有强大计算能力的计算机对破解密码具有极其重要的作用，随着目前计算能力的进步和提高，传统密码技术的安全性受到巨大威胁。量子密钥分发(QuantumKeyDistribution，QKD)安全来源依赖于物理原理，而非数学问题的求解复杂度。因此，理论上再多的计算资源也无法有效地帮助窃听者来破解密钥，故QKD具有理论上的无条件安全性。简而言之，QKD的安全性来自于量子力学的两个特性：一是量子世界在本质上的真随机性；二是量子不可克隆定理。光子可以携带两种角动量：自旋角动量(SpinAngularMomentum，SAM)和轨道角动量(OrbitalAngularMomentum，OAM)。自旋角动量与偏振态相关，因此利用单光子的自旋态来编码，只能实现一个量子比特；而轨道角动量的本征态为|l>，l为OAM量子数，在理论上允许取任意整数，因此利用单光子的轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：包括Alice控制端、复用模块和Bob用户端；所述Alice控制端包括OAM-OAM纠缠产生单元、OAM调制单元、符合测量单元；所述复用模块包括第一复用模块和第二复用模块，所述OAM-OAM纠缠产生单元分别与第一复用模块和第二复用模块连接；所述第一复用模块、OAM调制单元和符合测量单元依次连接；所述第二复用模块、所述Bob用户端和符合测量单元依次连接；/n所述OAM-OAM纠缠产生单元用于产生轨道角动量和轨道角动量混合纠缠量子态；/n所述OAM调制单元用于对轨道角动量进行相位偏转调制和加载编码信息；/n所述符合测量单元用于对信号光和闲置光...

【技术特征摘要】
1.一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：包括Alice控制端、复用模块和Bob用户端；所述Alice控制端包括OAM-OAM纠缠产生单元、OAM调制单元、符合测量单元；所述复用模块包括第一复用模块和第二复用模块，所述OAM-OAM纠缠产生单元分别与第一复用模块和第二复用模块连接；所述第一复用模块、OAM调制单元和符合测量单元依次连接；所述第二复用模块、所述Bob用户端和符合测量单元依次连接；
所述OAM-OAM纠缠产生单元用于产生轨道角动量和轨道角动量混合纠缠量子态；
所述OAM调制单元用于对轨道角动量进行相位偏转调制和加载编码信息；
所述符合测量单元用于对信号光和闲置光进行符合测量解码量子比特信息；
所述第一复用模块和第二复用模块用于分离任意OAM态；
所述OAM-OAM纠缠产生单元产生OAM-OAM纠缠态的信号光路与闲置光路；所述信号光路进入第一复用模块进行偏振分离，然后进入OAM调制单元进行相位偏转调制和加载编码信息后，发送到符合测量单元进行测量；
所述闲置光路进入第二复用模块进行偏振分离，然后经所述Bob用户端调制和加载编码信息后，发送到符合测量单元进行测量；
所述符合测量单元对单位时间内到达的相同波长的信号光子和闲置光子进行符合测量，根据符合测量结果恢复出编码的密钥并建立随机密码的序列作为原始密码，经过密钥筛选和隐私放大获得安全密钥，从而完成多用户密钥分配与共享。


2.根据权利要求1所述的一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：所述轨道角动量混合纠缠单元包括泵浦光源LD、透镜、BBO晶体、第一全反射镜和第二全反射镜，所述BBO晶体依次与透镜和泵浦光源LD连接，用于产生信号光子和闲置光子轨道角动量纠缠光子对，表示为：



其中S和I分别表示信号光子和闲置光子，m表示OAM拓扑荷。


3.根据权利要求2所述的一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：所述第一复用模块包括第一M-Z干涉仪，所述第一M-Z干涉仪包括第一至第四1/4波片、第一和第二半波片、第一至第三偏振分束器、第一和第二达夫棱镜、第三和第四全反射镜；所述第二复用模块包括第一M-Z干涉仪，所述第一M-Z干涉仪包括第五至第八1/4波片、第三和第四半波片、第四至第六偏振分束器、第三和第四达夫棱镜，第五和第六全反射镜；从BBO晶体出来的信号光和闲置光分别通过第一全反射镜和第二全反射镜反射后进入第一复用模块和第二复用模块，...

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