[发明专利]基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法及系统

权利要求书

1.一种基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法，其特征在于所述方法由实现多波长纠缠光源、纠缠单光子波长通道配置以及多用户任意互联量子通信组网构成；

所述实现多波长纠缠光源利用多波长纠缠光源实现频域等间隔、两两纠缠的纠缠单光子输出；

所述纠缠单光子波长通道配置构建量子网络服务器并对纠缠单光子进行波长通道配置；

所述多用户任意互联量子通信组网为多用户任意互联提供纠缠单光子服务，构建量子通信网络；

所述多波长纠缠光源通过两路多波长单光子序列纠缠实现或通过自发非线性效应实现，其中，通过自发非线性效应实现是通过以硅基微环腔为代表的非线性谐振腔，将非线性增益集中在谐振频率附近一定带宽内，同时具备非线性效应增强和多波长窄带滤波功能，实现高亮度多波长纠缠单光子输出；

所述纠缠单光子波长通道配置具体为构建多用户任意互联网络拓扑，计算通信网络中互联关系数量，当网络拓扑结构为N个用户直接互联时，互联关系数量为N×(N-1)，所需波长通道数量为2N×(N-1)；利用N台密集波分复用器，将具备纠缠关联的单光子合并到同一光学路径中并分发给各用户；每组互联关系的建立至少需要一对纠缠光子。

2.根据权利要求1所述的基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法，其特征在于，所述通过两路多波长单光子序列纠缠实现包括：

多波长单光子序列内包含多个波长不同的单光子，建立其中波长相同的两个单光子之间的纠缠关联；

通过光学晶体或周期极化波导自发频率下转换效应实现宽带纠缠单光子输出；通过光谱整形实现频域等间隔多波长纠缠单光子输出；

通过冷却光纤或微纳波导自发四波混频效应实现宽带纠缠单光子输出；通过光谱整形实现频域等间隔多波长纠缠单光子输出。

3.根据权利要求1或2所述的基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法，其特征在于，所述方法可构建量子密钥分发网络或构建量子隐形传态通信网络。

4.根据权利要求3所述的基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法，其特征在于，所述构建量子密钥分发网络时，可在量子网络服务器端进行量子密钥分发，或可通过量子网络服务器分发的纠缠单光子，由各用户独立进行量子密钥分发，量子密钥分发协议包括但不限于E91协议、BBM92协议、时间-能量纠缠协议。

5.根据权利要求4所述的基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法，其特征在于，所述构建量子隐形传态通信网络时，可在量子网络服务器端进行量子态操作，或可由各用户独立进行量子态操作。

6.一种实现如权利要求1-5之一所述基于多波长纠缠光源的量子通信组网方法的系统，其特征在于，所述系统包括

多波长纠缠光源模块，用于实现频域等间隔、两两纠缠的纠缠单光子输出；

纠缠单光子波长通道配置模块，用于构建量子网络服务器并对纠缠单光子进行波长通道配置；

多用户任意互联量子通信组网模块，用于为多用户任意互联提供纠缠单光子服务，构建量子通信网络；

其中，多波长纠缠光源模块通过两路多波长单光子序列纠缠实现或通过自发非线性效应实现，其中，通过自发非线性效应实现是通过以硅基微环腔为代表的非线性谐振腔，将非线性增益集中在谐振频率附近一定带宽内，同时具备非线性效应增强和多波长窄带滤波功能，实现高亮度多波长纠缠单光子输出；

所述纠缠单光子波长通道配置模块为构建多用户任意互联网络拓扑，计算通信网络中互联关系数量，当网络拓扑结构为N个用户直接互联时，互联关系数量为N×(N-1)，所需波长通道数量为2N×(N-1)；利用N台密集波分复用器，将具备纠缠关联的单光子合并到同一光学路径中并分发给各用户；每组互联关系的建立至少需要一对纠缠光子。