實(shí)用化三方量子通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光傳輸通信領(lǐng)域，尤其是指一種實(shí)用化=方量子通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 量子通信是量子力學(xué)與現(xiàn)代密碼學(xué)結(jié)合的新興學(xué)科，量子通信包括了量子密鑰分 發(fā)、量子隱形傳態(tài)、量子秘密共享、量子密鑰協(xié)商、=人量子密碼、量子身份認(rèn)證等研究方 向，而量子秘密共享、量子密鑰協(xié)商、=人量子密碼屬于多方量子通信，由于他們具有一些 特殊的性質(zhì)而被國(guó)際上眾多的學(xué)者和技術(shù)人員高度關(guān)注。由于量子秘密共享、量子密鑰協(xié) 商、立人量子密碼等多方量子通信是W量子力學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)的，再加上"一次一密" 的通信方式保證了通信能夠處于物理水平上的絕對(duì)安全，因此它們對(duì)于保密性非常重要的 國(guó)防與外交單位、大型金融企業(yè)和大型高科技企業(yè)等而言無疑是非常重要的。
[0003] 從1999年第一個(gè)量子秘密共享方案（PhysicalReviewA59, 18291999)提出至今 已經(jīng)有十幾年的時(shí)間，第一個(gè)方案一經(jīng)提出便引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注，隨后涌現(xiàn)出了眾 多的改進(jìn)與變化的方案，但是該些方案都存在一個(gè)重要的問題；高保真GHZ態(tài)的分發(fā)距離 非常有限，而且G監(jiān)態(tài)的制備也是一個(gè)比較困難的問題。目前，G監(jiān)態(tài)實(shí)際分發(fā)距離的最遠(yuǎn) 記錄不到1公里（化化rePhotonics8, 2922014)，該實(shí)驗(yàn)W短文的形式發(fā)表在最好的光子 學(xué)期刊化化rePhotonics上，并引起了各國(guó)媒體的廣泛報(bào)道。基于上述原因，實(shí)際可使用 的多方量子通信只能是一個(gè)理論方案，遠(yuǎn)距離可實(shí)用化的多方量子通信對(duì)于學(xué)者們來說是 非常大的理論與技術(shù)挑戰(zhàn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了解決現(xiàn)有多方量子通信高保真G監(jiān)態(tài)制備困難且無法應(yīng)用于遠(yuǎn)距離分發(fā)的 問題，本實(shí)用新型提出了一種實(shí)用化=方量子通信方法及系統(tǒng)，對(duì)所有探測(cè)器的攻擊天然 免疫，通過后選擇GHZ態(tài)能夠?qū)⒍喾搅孔油ㄐ诺膶?shí)際通信距離拓展到百公里量級(jí)，從而極 大地推動(dòng)了實(shí)際的多方量子通信方案的可行性和實(shí)用化。
[0005] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是；包括第一量子單元、第二量子單元、第=量子單元 和第四量子單元，所述的第一量子單元包括第一脈沖光源和第一偏振時(shí)間編碼模塊，第一 偏振時(shí)間編碼模塊的輸入端與第一脈沖光源連接，所述的第二量子單元包括第二脈沖光源 和第二偏振時(shí)間編碼模塊，第二偏振時(shí)間編碼模塊的輸入端與第二脈沖光源連接，所述的 第=量子單元包括第=脈沖光源和第=偏振時(shí)間編碼模塊，第=偏振時(shí)間編碼模塊的輸入 端與第=脈沖光源連接，第一偏振時(shí)間編碼模塊的輸出端、第二偏振時(shí)間編碼模塊的輸出 端、第=偏振時(shí)間編碼模塊的輸出端分別通過至少一條量子信道與第四量子單元連接，所 述的第四量子單元具有六個(gè)單光子探測(cè)器。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的第一偏振時(shí)間編碼模塊包括第一偏振控制器、第一環(huán)形器、第一 偏振分束器和第一相位調(diào)制器，所述的第二偏振時(shí)間編碼模塊包括第二偏振控制器、第二 環(huán)形器、第二偏振分束器和第二相位調(diào)制器，所述的第=偏振時(shí)間編碼模塊包括第=偏振 控制器、第=環(huán)形器、第=偏振分束器和第=相位調(diào)制器，第四量子單元包括第四偏振控制 器、第五偏振控制器、第六偏振控制器、第四偏振分束器、第五偏振分束器、第走偏振控制 器、第八偏振控制器、第九偏振控制器、第六偏振分束器、第走偏振分束器、第八偏振分束 器、第一單光子探測(cè)器、第二單光子探測(cè)器、第=單光子探測(cè)器、第四單光子探測(cè)器、第五單 光子探測(cè)器和第六單光子探測(cè)器，第一環(huán)形器、第二環(huán)形器和第=環(huán)形器均具有A端、B端 和C端，第一偏振分束器、第二偏振分束器、第立偏振分束器、第六偏振分束器、第^;：偏振分 束器、第八偏振分束器均具有A端、B端和C端，第四偏振分束器、第五偏振分束器均具有A 端、B端、C端和D端，第一偏振控制器的輸入端與第一脈沖光源連接，第一偏振控制器的輸 出端與第一環(huán)形器的A端連接，第一環(huán)形器的B端連接第一偏振分束器的A端，第一相位調(diào) 制器的兩端分別連接第一偏振分束器的B端、C端，第一環(huán)形器的C端通過量子信道連接第 四偏振控制器的輸入端，第二偏振控制器的輸入端與第二脈沖光源連接，第二偏振控制器 的輸出端與第二環(huán)形器的A端連接，第二環(huán)形器的B端連接第二偏振分束器的A端，第二相 位調(diào)制器的兩端分別連接第二偏振分束器的B端、C端，第二環(huán)形器的C端通過量子信道連 接第五偏振控制器的輸入端，第=偏振控制器的輸入端與第=脈沖光源連接，第=偏振控 制器的輸出端與第=環(huán)形器的A端連接，第=環(huán)形器的B端連接第=偏振分束器的A端，第 =相位調(diào)制器的兩端分別連接第=偏振分束器的B端、C端，第=環(huán)形器的C端通過量子信 道連接第六偏振控制器的輸入端，第四偏振控制器的輸出端連接第四偏振分束器的B端， 第五偏振控制器的輸出端連接第四偏振分束器的A端，第六偏振控制器的輸出端連接第五 偏振分束器的A端，第四偏振分束器的D端與第五偏振分束器的B端連接，第四偏振分束器 的C端連接第走偏振控制器的輸入端，第走偏振控制器的輸出端連接第六偏振分束器的A 端，第六偏振分束器的B端連接第一單光子探測(cè)器，第六偏振分束器的C端連接第二單光子 探測(cè)器，第五偏振分束器的C端連接第八偏振控制器的輸入端，第八偏振控制器的輸出端 連接第走偏振分束器的A端，第走偏振分束器的B端連接第=單光子探測(cè)器，第走偏振分束 器的C端連接第四單光子探測(cè)器，第五偏振分束器的D端連接第九偏振控制器的輸入端，第 九偏振控制器的輸出端連接第八偏振分束器的A端，第八偏振分束器的B端連接第五單光 子探測(cè)器，第八偏振分束器的C端連接第六單光子探測(cè)器。
[0007] 作為另一優(yōu)選，所述的第一偏振時(shí)間編碼模塊包括第一分束器、第一強(qiáng)度調(diào)制器、 第二強(qiáng)度調(diào)制器和第一相位調(diào)制器，所述的第二偏振時(shí)間編碼模塊包括第二分束器、第= 強(qiáng)度調(diào)制器、第四強(qiáng)度調(diào)制器和第二相位調(diào)制器，所述的第S偏振時(shí)間編碼模塊包括第S 分束器、第五強(qiáng)度調(diào)制器、第六強(qiáng)度調(diào)制器和第=相位調(diào)制器，第四量子單元包括第四分束 器、第五分束器、第六分束器、第一單光子探測(cè)器、第二單光子探測(cè)器、第=單光子探測(cè)器、 第四單光子探測(cè)器、第五單光子探測(cè)器和第六單光子探測(cè)器，第一分束器、第二分束器和第 S分束器均具有A端、B端和C端，第四分束器、第五分束器、第六分束器均具有A端、B端、 C端和D端，第一分束器的A端與第一脈沖光源連接，第一分束器的B端連接第一強(qiáng)度調(diào)制 器的輸入端，第一強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端通過量子信道連接第四分束器的A端，第一分束器 的C端連接第二強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端，第二強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連接第一相位調(diào)制器的輸 入端，第一相位調(diào)制器的輸出端通過量子信道連接第五分束器的B端，第二分束器的A端與 第二脈沖光源連接，第二分束器的B端連接第=強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端，第=強(qiáng)度調(diào)制器的 輸出端通過量子信道連接第五分束器的A端，第二分束器的C端連接第四強(qiáng)度調(diào)制器的輸 入端，第四強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連接第二相位調(diào)制器的輸入端，第二相位調(diào)制器的輸出端 通過量子信道連接第六分束器的B端，第=分束器的A端與第=脈沖光源連接，第=分束器 的B端連接第五強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端，第五強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端通過量子信道連接第六分 束器的A端，第=分束器的C端連接第六強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端，第六強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端連 接第=相位調(diào)制器的輸入端，第=相位調(diào)制器的輸出端通過量子信道連接第四分束器的B 端，第四分束器的C端連接第一單光子探測(cè)器，第四分束器的D端連接第二單光子探測(cè)器， 第五分束器的C端連接第=單光子探測(cè)器，第五分束器的D端連接第四單光子探測(cè)器，第六 分束器的C端連接第五單光子探測(cè)器，第六分束器的D端連接第六單光子探測(cè)器。
[000引作為優(yōu)選，所述的量子信道均為光纖或自由空間或光波導(dǎo)。本發(fā)明中，量子信道采 用光纖、自由空間、光波導(dǎo)等傳輸媒介都適用。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：對(duì)所有探測(cè)器的攻擊天然免疫，通過后選擇GHZ態(tài)能夠?qū)?多方量子通信的實(shí)際通信距離拓展到百公里量級(jí)，從而極大地推動(dòng)了實(shí)際的多方量子通信 方案的可行性和實(shí)用化。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖中，1-第一量子單元，2-第二量子單元，3-第S量子單元，4-第四量子單元， 5-量子信道，11-第一脈沖光源，12-第一偏振控制器，13-第一環(huán)形器，14-第一偏振分束 器，15-第一相位調(diào)制器，16-第一分束器，17-第一強(qiáng)度調(diào)制器，18-第二強(qiáng)度調(diào)制器，19-第 一相位調(diào)制器，21-第二脈沖光源，22-第二偏振控制器，23-第二環(huán)形器，24-第二偏振分束 器，25-第二相位調(diào)制器，26-第二分束器，27-第S強(qiáng)度調(diào)制器，28-第四強(qiáng)度調(diào)制器，29-第 二相位調(diào)制器，31-第S脈沖光源，32-第S偏振控制器，33-第S環(huán)形器，34-第S偏振分束 器，35-第S相位調(diào)制器，36-第S分束器，37-第五強(qiáng)度調(diào)制器，38-第六強(qiáng)度調(diào)制器，39-第 S相位調(diào)制器，41-第四偏振控制器，42-第五偏振控制器，43-第六偏振走控制器，44-第四 偏振分束器，45-第五偏振分束器，46-第走偏振控制器，47-第八偏振控制器，48-第九偏振 控制器，49-第六偏振分束器，50-第走偏振分束器，51-第八偏振分束器，52-第四分束器， 53-第五分束器，54-第六分束器，61-第一單光子探測(cè)器，62-第二單光子探測(cè)器，63-第S 單光子探測(cè)器，64-第四單光子探測(cè)器，65-第五單光子探測(cè)器，66-第六單光子