[发明专利]一种基于时间相位编码的量子数字签名系统及方法

权利要求书

1.一种基于时间相位编码的量子数字签名系统，其特征在于：包括发送端、接收端和验证端，发送端包括相互连接的第一量子通信单元和第一经典处理单元，接收端包括相互连接的第二量子通信单元和第二经典处理单元，验证端包括相互连接的第三量子通信单元和第三经典处理单元；其中发送端和接收端的量子通信单元之间、发送端和验证端的量子通信单元之间均通过量子信道连接，发送端和接收端的经典处理单元之间、发送端和验证端的经典处理单元之间、接收端和验证端的经典处理单元之间均通过经典信道连接；

所述第一量子通信单元包括脉冲激光发生模块、第一分束模块、第一合束模块、第一相位调制模块、第一强度调制模块和时分复用模块，脉冲激光发生模块与第一分束模块的输入端连接，第一分束模块的两输出端分别与第一合束模块的两输入端连接，第一合束模块的输出端与第一相位调制模块连接，第一相位调制模块与第一强度调制模块连接，第一强度调制模块与时分复用模块的输入端连接，时分复用模块的两输出端经过信道传输分别与第二量子通信单元和第三量子通信单元连接；

所述第二量子通信单元包括第二分束模块、光学传输模块、迈克尔逊干涉模块、第一探测模块、第二探测模块和第三探测模块，所述第二分束模块的输入端与时分复用模块连接，第二分束模块的透射输出端与光学传输模块的a端口连接，第二分束模块的反射输出端与第一探测模块连接，光学传输模块的b端口与迈克尔逊干涉模块连接，光学传输模块的c端口与第二探测模块连接，迈克尔逊干涉模块与第三探测模块连接；所述第三量子通信单元的结构与第二量子通信单元的结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间相位编码的量子数字签名系统，其特征在于：所述迈克尔逊干涉模块包括第三分束模块、移相模块、第一反射模块和第二反射模块，所述第三分束模块的a端口与光学传输模块连接，第三分束模块的b端口与移相模块连接，移相模块与第一反射模块连接，第三分束模块的c端口与第二反射模块连接，第三分束模块的d端口与第三探测模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于时间相位编码的量子数字签名系统，其特征在于：所述脉冲激光发生模块用于产生脉冲激光；第一分束模块用于对脉冲激光进行分束得到两束脉冲激光；第一合束模块将两束不同时序的脉冲激光进行合束得到合束激光；第一相位调制模块用于对合束激光加载相位以实现相位基矢编码；第一强度调制模块用于调制不同时序激光的消光和通光实现时间基矢编码；时分复用模块用于选择第一量子通信单元是与第二量子通信单元连接还是与第三量子通信单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于时间相位编码的量子数字签名系统，其特征在于：所述第二分束模块用于对激光进行分束至光学传输模块和第一探测模块；第一探测模块用于进行单光子探测从而检测时间基矢下编码的信息；光学传输模块用于控制激光的传播方向；迈克尔逊干涉模块中的第三分束模块用于对来自光学传输模块的激光进行分束；移相模块用于调节相位，补偿相位漂移；第一反射模块和第二反射模块均用于反射激光；第三探测模块和第二探测模块均用于探测相位基矢下编码的信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于时间相位编码的量子数字签名系统，其特征在于：所述第一经典处理单元、第二经典处理单元和第三经典处理单元均包括数据处理模块，数据处理模块用于将测量结果进行处理得到发送端与接收端之间生成的最终密钥K_AB和发送端与验证端之间生成的最终密钥K_AC。