[发明专利]一种连续变量四用户量子秘密共享装置及共享方法

权利要求书

1.一种连续变量四用户量子秘密共享装置，其特征在于，包括连续变量双波长内腔倍频稳频激光器(1)、第一模式清洁器(21)、第二模式清洁器(22)、两个非简并光学参量放大器、第一干涉系统(41)、第二干涉系统(42)、第三干涉系统(43)、信号源(5)、振幅调制器(6)、位相调制器(7)和四套平衡零拍探测系统(8)；

所述的第一模式清洁器(21)和第二模式清洁器(22)并联位于所述的连续变量双波长内腔倍频稳频激光器(1)的光路下游，所述的第一模式清洁器(21)和第二模式清洁器(22)的光路下游通往两个非简并光学参量放大器，两个非简并的光学参量放大器输出四个压缩态光场，部分压缩态光场进入第一干涉系统(41)得到一次干涉输出光场，将一次干涉输出光场分别与剩余部分压缩态光场共同进入第二干涉系统(42)或第三干涉系统(43)进行二次干涉，得到二次干涉输出光场，二次干涉输出光场是四组份的纠缠态光场，分别进入下游的四套平衡零拍探测系统(8)测量，该纠缠态光场作为用于实现四用户秘密共享的量子资源；

采用装置进行的连续变量四用户量子秘密共享的方法，包括如下依次进行的步骤：

1)连续变量双波长内腔倍频稳频激光器输出两束波长分别为λ₀和λ₀/2的激光光场；

2)波长为λ₀的激光光场经过第一模式清洁器，波长为λ₀/2的激光光场经过第二模式清洁器，对光束质量进行改善；

第一模式清洁器的输出光场被分成两部分，一部分作为非简并光学参量放大器的种子光场，一部分作为四套平衡零拍探测系统的本底振荡光场；第二模式清洁器输出的光场作为非简并光学参量放大器的泵浦光场；

3)输入非简并光学参量放大器的种子光场和泵浦光场在光学腔内与非线性光学晶体发生非线性作用实现频率下转换,输出频率非简并的两组份纠缠态光场；

4)两组份纠缠态光场经过光路下游的λ₀/2波片和偏振分束棱镜，输出明亮振幅压缩态光场a₂、a₃和真空位相压缩态光场a₁、a₄；

5)控制与锁定第一干涉系统(41)中的两束干涉光场a₂和a₃的相对位相差为Pi/2，控制与锁定第二干涉系统(42)中的两束干涉光场a₁和a₅的相对位相差为0°，控制与锁定第三干涉系统(43)中的两束干涉光场a₄和a₆的相对位相差为0°，输出光场b₁，b₂，b₃，b₄为类GHZ四组份纠缠态光场；

控制与锁定第一干涉系统(41)中的两束干涉光场a₂和a₃的相对位相差为Pi/2，控制与锁定第二干涉系统(42)中的两束干涉光场a₁和a₅的相对位相差为0°，控制与锁定第三干涉系统(43)中的两束干涉光场a₄和a₆的相对位相差为Pi/2，输出光场b₁，b₂，b₃，b₄为类Cluster四组份纠缠态光场；

6)利用信号源将经典信息通过振幅调制器(6)和位相调制器(7)加载在光场a₅和a₆上，使得最终的四组份纠缠态光场b₁，b₂，b₃，b₄均携带有部分秘密信息；

7)将纠缠态的四个子模分发给空间分离的四个用户，利用四套平衡零拍探测系统(8)对空间分离的四个用户进行测量，利用纠缠资源实现了四用户之间的量子秘密共享。

2.根据权利要求1所述的一种连续变量四用户量子秘密共享装置，其特征在于，所述的一次干涉输出光场还通过振幅调制器(6)和位相调制器(7)进行经典信息加载，然后再进行二次干涉，使得最终的四组份纠缠态光场均携带有部分经典信息。