[发明专利]一种相位编码量子密钥分发的环型多用户系统及密钥分发方法

权利要求书

1.一种相位编码量子密钥分发的环型多用户系统，其特征在于：包括Alice控制端、Bob接收端以及基于Sagnac环的光纤链路；所述Alice控制端通过基于Sagnac环的光纤链路与所述Bob接收端连接；

所述Alice控制端包括n(n≥2且n为整数)个Alice用户、波分复用装置、环形器、耦合器、探测单元以及控制端相位调制器；n个Alice用户、波分复用装置、环形器、耦合器以及控制端相位调制器依次连接；所述探测单元与所述环形器和耦合器连接；

所述波分复用装置用于传输来自于不同Alice控制用户的光信号；

所述探测单元用于探测所述基于Sagnac环的光纤链路经所述耦合器输出的干涉光脉冲信号；

所述控制端相位调制器接入基于Sagnac环的光纤链路一侧，用于调制每个Alice用户光脉冲的相位；

所述Bob接收端包括n(n≥2且n为整数)个Bob用户；每个所述Bob用户包括依次连接的波分解复用装置、光信号选通装置、相位调制器以及偏振控制器，并接入基于Sagnac环的光纤链路中；

所述基于Sagnac环的光纤链路包括顺时针方向的CW光纤链路和逆时针方向的CCW光纤链路；

任意一个Alice用户与任一个Bob用户进行通信时，任一Alice用户发送的光脉冲依次经过所述波分复用装置、环形器及耦合器被分成顺时针光子脉冲和逆时针光子脉冲，顺时针光子脉冲依次顺向经过控制端相位调制器以及各Bob用户，参与通信的Bob用户的相位调制器调制顺时针光子脉冲并产生附加相位φ_B，其他不参与通信的Bob用户无干扰地允许该顺时针光子脉冲通过，最终回到耦合器中；逆时针光子脉冲依次逆向经过各Bob用户以及控制端相位调制器，所有Bob用户无干扰地允许该逆时针光子脉冲通过，经过控制端相位调制器被调制并产生附加相位φ_A，然后回到耦合器中，最后两路光子脉冲在耦合器处产生干涉；所述探测单元根据相位差(φ_A—φ_B)的值响应所述顺时针光子脉冲和逆时针光子脉冲的干涉结果；参与通信的Alice用户和Bob用户进行数据协调和保密增强处理，最终获得相同的安全密钥，完成密钥分发过程。

2.根据权利要求1所述的一种相位编码量子密钥分发的环型多用户系统，其特征在于：

每个所述Alice用户包括依次连接的激光脉冲源、强度调制器、偏振控制器以及可变光衰减器；每个所述Alice用户的激光脉冲源用于产生波长为λm(1≤m≤n)的光脉冲，强度调制器用于对光子脉冲进行诱骗态调制，偏振控制器用于稳定光脉冲的偏振态，可变光衰减器用于将光脉冲衰减到合适的每脉冲平均光子数以获得光子脉冲。

3.根据权利要求1所述的一种相位编码量子密钥分发的环型多用户系统，其特征在于：

所述波分复用装置含多个输入端和一个输出端，所述波分复用装置的多个输入端依次接入n个所述Alice用户，所述波分复用装置的输出端通过光纤链路与环形器连接。

4.根据权利要求3所述的一种相位编码量子密钥分发的环型多用户系统，其特征在于：

所述探测单元包括与耦合器连接的第一探测器以及与环形器连接的第二探测器；所述第一探测器和第二探测器均只含一个端口，用于探测所述CW光纤链路和CCW光纤链路经所述耦合器输出的干涉光脉冲信号。

5.根据权利要求4所述的一种相位编码量子密钥分发的环型多用户系统，其特征在于：所述耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述耦合器的第二输入端与所述第一探测器相连，所述耦合器的第一输出端和第二输出端分别接入所述基于Sagnac环的光纤链路中，以50:50的比例将输入的光脉冲信号分成两路并分别进入到所述顺时针方向的CW光纤链路和逆时针方向的CCW光纤链路。