[发明专利]一种量子通信与量子时频传输的融合网络系统与方法

权利要求书

1.一种量子通信与量子时频传输的融合网络系统，其特征在于：包括量子终端单元、量子中继单元和传输单元，所述量子终端单元包括N个Alice端和N个Bob端；

所述量子中继单元产生信号光子和闲频光子纠缠光子对脉冲，其中信号光子经传输单元到达量子终端单元Alice端，闲频光子经传输单元到达量子终端单元Bob端；Alice端与Bob端分别反射信号光子与闲频光子，经原链路返回量子中继单元；量子中继单元对反射回的信号光子与闲频光子做HOM干涉，得到干涉图样；所述传输单元多次调解两条光路之间的时延，逐步逼近得到HOM凹陷的最大值，此时Alice与Bob到达量子中继单元的时间完全相等，信号光子和闲频光子同时到达量子终端单元的Alice端与Bob端；

所述量子终端单元Alice端和Bob端均包括四端口环形器、第四偏振分束器、法拉第镜片、第二分束器、光信道监控器、光隔离器、相位随机器、偏振调制器、强度调制器和可变光衰减器；

所述光信道监控器用于监控信道中的光功率水平，用于调节可变光衰减器以保证平均光子数为指定值或者所述光信道监控器用于时钟同步；

所述传输单元包括第一分束器、第一合束器、第二合束器、第一波分解复用器、第二波分解复用器、第一环形器、第二环形器、电控光延时线、手动可调光延时线和光纤链路；

所述第一合束器接收来自量子中继单元的信号光子，经第一环形器进入第一波分解复用器，然后经电控光延时线、光纤链路传送到量子终端单元Alice端；

所述第二合束器接收来自量子中继单元的闲频光子，经第二环形器进入第二波分解复用器，然后经手动可调光延时线、光纤链路传送到量子终端单元Bob端；

第一分束器接收来自量子中继单元的1550nm通信波段的激光脉冲，分为两路，一路由第一合束器、第一环形器、第一波分解复用器经电控光延时线、光纤链路传送到量子终端单元Alice端，另一路由第二合束器、第二环形器、第二波分解复用器经手动可调光延时线、光纤链路传送到量子终端单元Bob端；

所述量子终端单元Alice端对激光脉冲进行信息编码后，又通过所述光纤链路、电控光延时线、第一波分解复用器、第一环形器传回至所述量子中继单元；

所述量子终端单元Bob端对激光脉冲进行信息编码后，又通过所述光纤链路、手动可调光延时线、第二波分解复用器、第二环形器传回至所述量子中继单元；

量子密钥分发过程如下：

所述量子中继单元产生两路通信激光脉冲，两路所述通信激光脉冲经传输单元发送至量子终端单元的N个Alice端和N个Bob端，Alice端和Bob端通过偏振调制器随机加载水平、垂直、+45度和-45度偏振光脉冲，经强度调制器后加入诱骗态成分，然后经过可调衰减器调制成为平均光子数小于1的若干相干激光脉冲，经原链路返回量子中继单元；

所述量子中继单元将传回的相干激光脉冲通过测量仪进行Bell态分析，根据多个单光子探测器的同时响应结果判定投影得到的Bell态，并公开宣布测量结果；

所述量子终端单元Alice端和量子终端单元Bob端分别将所述测量结果和本地制备量子态的信息进行对比，得到筛选码，并对所述筛选码进行误码率检测，如果认为安全，则通信成功，如果认为不安全，放弃本次通信，重新开始。

2.根据权利要求1所述的量子通信与量子时频传输的融合网络系统，其特征在于：所述量子中继单元包括测量仪、量子纠缠光源和量子通信光源；

所述量子纠缠光源用于产生信号光子和闲频光子纠缠光子对，其中信号光子经由传输单元传送至量子终端单元Alice，闲频光子经由传输单元传送至量子终端单元Bob；所述量子终端单元Alice和Bob分别反射信号光子和闲频光子，由传输单元沿原光路返回测量仪；测量仪对信号光子和闲频光子进行测量；

量子通信光源发送通信脉冲激光，所述通信脉冲激光进入传输单元后分为两路，一路发送到量子终端单元Alice，一路发送到量子终端单元Bob；所述量子终端单元Alice和Bob分别对通信激光脉冲编码，由传输单元沿原光路返回测量仪；测量仪对输入的通信激光脉冲进行Bell态分析，得到测量结果并公布。