一种多用户轨道角动量自由空间QKD逆向调制密钥分发系统技术方案

本技术公开了一种多用户轨道角动量复用自由空间QKD逆向调制密钥分发系统，包括Alice控制端和多个Bob端，所述Alice控制端通过轨道角动量复用单元与多个Bob用户连接；Alice控制端发出的包含不同OAM模式数的激光光束，并分配Bob用户与OAM模式数的关系；任意一个Bob用户接收到对应的激光光束后，通过分束器将激光光束分为第一光束和第二光束两路光束；两路光束通过出射透镜组发送给Alice控制端；两路光束在Alice控制端分束器处发生干涉，干涉时刻通过两个探测器的探测结果得到秘钥信息，再通过经典信道公布选择得测量基。本技术提高了提升了系统的容量及提高了安全性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及逆向调制与量子信息，具体涉及一种多用户轨道角动量自由空间qkd逆向调制密钥分发系统。

技术介绍

1、量子密钥分发(qkd)可用于生成具有由量子力学保证的信息理论安全性的加密密钥。

2、轨道角动量是光子在空间中旋转的角动量,它与光子的传播方向和波函数有关。轨道角动量是量子化的,它的取值只能是整数倍的普朗克常数h/2π。轨道角动量的大小与光子的波函数的角向分布有关,角向分布越集中,轨道角动量越大。光子的轨道角动量可以影响光子的偏振状态和光学旋光现象。

3、空间激光通信是一项使用光载波进行数据传输的通信技术，它使用的信道为无线信道。与射频通信相比，激光通信具有通信容量大、保密性高、抗干扰性强、频谱无需授权使用等优势，例如：1.通信容量大2.保密性好，激光通信的发射光束发散角非常小，通常可达到几十微弧度量级，这使得它的通信指向性非常高，很难被入侵者截获，进而实现极高的保密性；3.它的抗干扰性强。4.频谱无需授权。

4、由于空间光通信具有以上优势，近年来空间光通信成为研究热点，美国、欧盟和我国纷纷展开对空间光通信的研究。在针对空间光通信的研究中，实现高传输速率、轻小型和低功耗的通信终端是研究学者一直追求的目标，随着空间激光通信的发展，对能满足上述条件的空间光通信系统的需求越来越迫切。例如，在特定应用中，有一些通信终端需要被应用于条件非常恶劣且无法提供电源的环境中；微纳卫星或无人飞机通信中，也要求搭载体积小、功耗低的通信终端。

5、传统空间光通信系统无法满足此要求，因此，需要对现有的计算进行改进，提供一种逆向调制能实现上述功能的系统。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了一种容量大，体积小，功耗低的多用户轨道角动量自由空间qkd逆向调制系统。

2、为实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：一种多用户轨道角动量自由空间qkd逆向调制密钥分发系统，包括alice控制端和多个bob端，所述alice控制端通过轨道角动量复用单元与多个bob用户连接；

3、alice控制端发出的包含不同oam模式数的激光光束，并分配bob用户与oam模式数的关系；

4、所述轨道角动量复用单元将激光光束通过oam模式数匹配对应的bob用户；

5、任意一个bob用户接收到对应的激光光束后，通过分束器将激光光束分为第一光束和第二光束两路光束；

6、其中第一光束通过相位调制器加载由随机数发生器产生的信息后对加载信息的光束进行衰减后发射到出射透镜组；

7、第二路光束直接到达出射透镜组；

8、两路光束通过出射透镜组发送给alice控制端；

9、两路光束在alice控制端分束器处发生干涉，干涉时刻通过两个探测器的探测结果得到秘钥信息，再通过经典信道公布选择得测量基。

10、优选地，所述bob用户包括入射透镜组、分束器、相位调制器、衰减器、随机数发生器和出射透镜组；

11、所述随机数发生器产生信号电脉冲，所述随机数发生器控制所述相位调制器的调制状态；

12、所述衰减器将光束光强进行衰减；

13、所述入射透镜组接收alice客户端的激光光束，所述入射透镜组与所述分束器的输入端连接；

14、所述分束器将接收到的光束分为第一路光束和第二路光束，其中第一路光束反射后直接通过出射透镜组输出；

15、所述第二路光束到达所述相位调制器处，所述相位调制器对接收到的光束进行相位调制，再通过所述衰减器衰减后从所述出射透镜组输出；

16、所述出射透镜组的输出端与所述alice控制端的测量装置连接。

17、优选地，所述alice控制端包括激光发射器、光学天线和测量装置，

18、所述激光发射器产生激光光束，并通过光学天线与所述多个bob用户连接；

19、所述测量装置与所述bob用户的出射透镜组进行连接。

20、优选地，所述测量装置包括相位调制器，第一分束器，第一探测器和第二探测器；

21、所述相位调制器接收参考光后输入到第一分束器中分束后分别进入到第一探测器和第二探测器中探测；

22、qkd信号进入到第一分束器后分别进入到第一探测器和第二探测器中探测。

23、本技术有益的技术效果：

24、本技术设置有轨道角动量复用单元和相位调制器，提升了系统的容量；采用跟随参考光的方案，有效降低系统复杂度，提高系统的稳定性；

25、采用了逆向调制技术，允许bob端可以更加轻便、节能，做到了体积小，功耗低，实用性更好。

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【技术保护点】

1.一种多用户轨道角动量自由空间QKD逆向调制密钥分发系统，其特征在于，包括Alice控制端和多个Bob端，所述Alice控制端通过轨道角动量复用单元与多个Bob用户连接；

2.如权利要求1所述的一种多用户轨道角动量自由空间QKD逆向调制密钥分发系统，其特征在于，所述Bob用户包括入射透镜组、分束器、相位调制器、衰减器、随机数发生器和出射透镜组；

3.如权利要求2所述的一种多用户轨道角动量自由空间QKD逆向调制密钥分发系统，其特征在于，所述Alice控制端包括激光发射器、光学天线和测量装置，

4.如权利要求3所述的一种多用户轨道角动量自由空间QKD逆向调制密钥分发系统，其特征在于，所述测量装置包括相位调制器，第一分束器，第一探测器和第二探测器；

【技术特征摘要】

1.一种多用户轨道角动量自由空间qkd逆向调制密钥分发系统，其特征在于，包括alice控制端和多个bob端，所述alice控制端通过轨道角动量复用单元与多个bob用户连接；

2.如权利要求1所述的一种多用户轨道角动量自由空间qkd逆向调制密钥分发系统，其特征在于，所述bob用户包括入射透镜组、分束器、相位调制器、衰减器、随机数发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：康乐，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：