[发明专利]用于生成和传输多芯体光纤量子密钥的系统和方法

权利要求书

1.一种量子密钥生成系统，其包含两个光子检测器单元、两个光子纠缠链和多个多芯体光纤链路，其中：

各光子纠缠链在所述两个光子检测器单元之间延伸；

各光子纠缠链包含至少一个量子中继器以及第一和第二端接量子记忆体；

所述第一和第二端接量子记忆体分别定位于所述光子纠缠链的第一和第二端部；

各光子纠缠链的所述量子中继器在结构上配置成使一对光子纠缠；

所述多个多芯体光纤链路在结构上配置成使各光子纠缠链的所述量子中继器光学连接至各光子纠缠链的所述第一和第二端接量子记忆体，以使被所述第一和第二端接量子记忆体接收的光子与被所述量子中继器纠缠的光子纠缠；

所述多个多芯体光纤链路各自包含至少两个不均匀的芯体，所述芯体在结构上配置成提供不均匀的光子传播延迟；

所述两个光子纠缠链中的每一个的所述第一和第二端接量子记忆体分别形成第一和第二跨链量子中继器，以在所述跨链量子中继器处生成可测量的纠缠粒子；且

所述第一和第二光子检测器单元在结构上配置成接收分别由所述第一和第二跨链量子中继器生成的可测量的纠缠粒子。

2.如权利要求1所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述两个光子纠缠链在结构上配置成生成能被各光子检测器单元以1～100MHz的比特率接收的相关量子密钥比特。

3.如权利要求1所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述两个光子纠缠链在结构上配置成生成能被各光子检测器单元以比特率Γ接收的相关量子密钥比特，所述比特率Γ在所述至少一个量子中继器的处理速率Π的10％以内。

4.如权利要求1所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述多芯体光纤链路包含单一模式的多芯体光纤，所述单一模式的多芯体光纤包含2～20个芯体。

5.如权利要求1所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述多芯体光纤链路包含单一模式的多芯体光纤，且所述多芯体光纤链路的至少两个芯体包含不同的直径。

6.如权利要求1所述的量子密钥生成系统，其特征在于，单个多芯体光纤链路的至少两个芯体包含不同的折射率曲线，以使所述至少两个芯体之间存在光子传播延迟差异。

7.如权利要求6所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述多芯体光纤链路中的至少一个芯体包含以下折射率曲线：n(r)²＝n₁²(1-2Δ(r/a)^α)，其中：

r表示芯体内的径向位置；

n₁表示r＝0时的折射率；

α表示折射率常数；

a表示包层的半径；

Δ表示(n₁-n₂)/n₁；且

n₂表示所述包层的折射率。

8.如权利要求1所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述多芯体光纤链路包含旋转多芯体光纤链路，所述旋转多芯体光纤链路包含中心芯体和一个或更多个径向偏离芯体。

9.如权利要求8所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述旋转多芯体光纤链路包含具有α(z)＝α₀的旋转曲线的单向旋转构造，其中：

α(z)表示沿光纤链路长度方向的坐标(z)上的单向旋转曲线；且

α₀表示旋转振幅，单位为次转向/单位长度。

10.如权利要求9所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述旋转多芯体光纤链路的所述旋转振幅α₀在1～10次转向/米之间。