一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI-QKD系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
‑
QKD系统


[0001]本技术涉及量子保密通信及光通信领域，具体涉及一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统。

技术介绍

[0002]Lo等人在2012年提出测量设备无关量子密钥分发(measurement
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device
‑
independent quantum key distribution,MDI
‑
QKD)协议，原理上基于时间反演的EPR协议，通过通信双方向第三方发送量子信号进行BELL态投影测量，实现了能抵御测量设备攻击的功能。传统的偏振调制MDI
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QKD方案中根据BELL态的测量结果表示：在Z基下，若双方发送相同的偏振态则会产生无效响应，即若双方都发送同样的Z基偏振态，该部分信号会被丢弃，会使成码率降低。
[0003]波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)技术的应用可以实现在量子网络中的多个用户同时进行密钥分发，如专利CN201510296781通过WDM实现了基于M
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Z干涉的多用户方案及专利CN201710028864.8通过WDM实现了相位偏振多自由度调制的多用户系统。通过MDI
‑
QKD协议与WDM技术的结合，能在免疫探测器攻击，提升通信距离的同时，实现多用户方案。
[0004]因此，有待对现有QKD技术的不足进行改进。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决多点多用户的量子网络的网络效率和量子密钥的成码率，提出了一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统。
[0006]本技术方法通过下述技术方案实现的：
[0007]一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
‑
QKD系统，包括多用户Alice端、多用户Bob端、Charlie端和波分复用单元，所述多用户Alice端和多用户Bob端分别与波分复用单元的输入端口相连，所述Charlie端的输入端口通过光信号与波分复用单元的输出端口相连；
[0008]所述多用户Alice端包括N个Alice端，N个Alice端与波分复用单元分别相连，N≥2；
[0009]所述多用户Bob端包括N个Bob端，N个Bob端与波分复用单元分别相连，N≥2；
[0010]所述多用户Alice端和所述多用户Bob端用于产生多种波段的光信号到所述波分复用单元；
[0011]所述波分复用单元用于转发多用户Alice端和多用户Bob端发出的光信号到Charlie端；
[0012]所述Charlie端为测量端，所述Charlie端用于测量多用户Alice端与多用户Bob端发来的信号，并向多用户Alice端与多用户Bob端公布响应信号的探测器响应情况；
[0013]所述Alice端和Bob端均包括通过光信号依次连接的相干光源、强度调制器、相位调制器、偏振调制器和光衰减器；
[0014]所述Charlie端包括一个分束器、第一至第二偏振分束器和第一至第四单光子探测器；
[0015]所述分束器分别与第一至第二偏振分束器相连，第一偏振分束器与第一至第二单光子探测器分别相连，第二偏振分束器与第三至第四单光子探测器分别相连。
[0016]优选地，所述Alice端和Bob端协商并确定通信的波段A；所述Alice端和Bob端中的相干光源发出所述波段A的相干信号进入到强度调制器调制得到诱惑态信号，相位调制器随机选择一种相位加载到所述诱惑态信号上并将加载相位后的诱惑态信号输入到偏振调制器生成偏振态信号，所述偏振态信号进入光衰减器后输出衰减后的光子信号经波分复用单元发送至所述Charlie端。
[0017]优选地，所述经过光衰减器输出的光子信号进入到Charlie端的分束器干涉后进入到第一偏振分束器和第二偏振分束器，然后再从第一偏振分束器和第二偏振分束器进入到第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器和第四单光子探测器中进行响应。
[0018]优选地，Charlie端记录并向Alice端和Bob端分别公布响应信号的探测器响应情况；Alice端和Bob端分别获取信号的制备偏振态所选择的基矢、调制所述信号的相位所选择的基矢以及Charlie端的探测器响应信号的数量生成量子密钥。
[0019]优选地，所述相位至少包括0、π/2、π和3π/2。
[0020]优选地，所述偏振态至少包括|H>
°
、|V>
°
、|+>和|
‑
>。
[0021]优选地，生成量子密钥的条件如下：
[0022]当有且仅有一个探测器响应且偏振态均选择Z基或X基时，此时系统等价于经典相位调制MDI
‑
QKD系统，并依照经典相位调制MDI
‑
QKD协议生成量子密钥，此时两个信号相位差为0或π；
[0023]当有且仅有两个探测器响应且偏振态均选择Z基或X基时，此时系统等价于经典偏振调制MDI
‑
QKD系统，即根据探测器的响应所对应的BELL态测量结果成码。
[0024]本技术的有益效果为：
[0025]本技术采用MDI
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QKD协议，对测量设备的攻击具有免疫性，可满足系统内多个用户同时进行QKD分发；与传统的MDI
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QKD系统相比，本技术还通过相位调制器随机选择一种相位加载到信号上，使得会在Z基下被丢弃的信号可以进一步得到接收和利用，提高了量子成码率。
附图说明
[0026]图1为本技术的系统结构图；
[0027]图2为本技术的多用户Alice端结构图；
[0028]图3为本技术的多用户Bob端结构图；
[0029]图4为本技术的Charlie端结构图。
具体实施方式
[0030]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本技术进行进一步详细说明，但本技术要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
[0031]一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统，如图1所示，包括多用户Alice端、多用户Bob端、Charlie端和波分复用单元DWDM；
[0032]所述多用户Alice端和多用户Bob端的输出端分别与波分复用单元的输入端相连，所述Charlie端的输入端通过光信号与波分复用单元的输出端相连；
[0033]具体地，所述多用户Alice端包括N个Alice端，N个Alice端与波分复用单元分别相连，N≥2；
[0034]所述多用户Bob端包括N个Bob端，N个Bob端与波分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统，其特征在于，包括多用户Alice端、多用户Bob端、Charlie端和波分复用单元，所述多用户Alice端和多用户Bob端分别与波分复用单元的输入端口相连，所述Charlie端的输入端口通过光信号与波分复用单元的输出端口相连；所述多用户Alice端包括N个Alice端，N个Alice端与波分复用单元分别相连，N≥2；所述多用户Bob端包括N个Bob端，N个Bob端与波分复用单元分别相连，N≥2；所述多用户Alice端和所述多用户Bob端用于产生多种波段的光信号到所述波分复用单元；所述波分复用单元用于转发多用户Alice端和多用户Bob端发出的光信号到Charlie端；所述Charlie端为测量端，所述Charlie端用于测量多用户Alice端与多用户Bob端发来的信号，并向多用户Alice端与多用户Bob端公布响应信号的探测器响应情况。2.如权利要求1所述的一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统，其特征在于，所述Alice端和Bob端均包括通过光信号依次连接的相干光源、强度调制器、相位调制器、偏振调制器和光衰减器。3.如权利要求2所述的一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统，其特征在于，所述Charlie端包括一个分束器、第一至第二偏振分束器和第一至第四单光子探测器；所述分束器分别与第一至第二偏振分束器相连，第一偏振分束器与第一至第二单光子探测器分别相连，第二偏振分束器与第三至第四单光子探测器分别相连。4.如权利要求3所述的一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI
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QKD系统，其特征在于，所述Alice端和Bob端中的相干光源发出所述波段A的相干...

【专利技术属性】
技术研发人员：华希铭，郭邦红，谢欢文，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：