[发明专利]一种可见光通信的量子加密系统

权利要求书

1.一种可见光通信的量子加密系统，其特征在于：它包括通信网关（1）、通信终端（2），通信网关（1）包括第一量子密钥分配模块（101）、第一可见光通信模块（102），第一量子密钥分配模块（101）包括光子发生器（103）、与光子发生器（103）连接的QKD系统（104）、与QKD系统（104）连接的第一加密解密系统（105），第一可见光通信模块（102）包括第一调制解调器（106）、与第一调制解调器（106）分别连接的第一频率可调光源（107）以及第一光信号接收器（108），第一加密解密系统（105）与第一调制解调器（106）连接；

通信终端（2）包括第二量子密钥分配模块（201）、第二可见光通信模块（202），第二量子密钥分配模块（201）包括量子密钥解析器（203）、与量子密钥解析器（203）连接的第二加密解密系统（204），第二可见光通信模块（202）包括第二调制解调器（205）、与第二调制解调器（205）分别连接的第二光信号接收器（206）以及第二频率可调光源（207）；第一频率可调光源（107）与第二光信号接收器（206）之间形成下行通信信道（3），第二频率可调光源（207）与第一光信号接收器（108）之间形成上行通信信道（4），在QKD系统（104）与量子密钥解析器（203）之间形成量子通信信道（5）；

第一量子密钥分配模块（101）可产生通信所需的量子密钥，并通过量子纠缠操作经由量子通信将该密钥分发给通信终端（2），光子发生器（103）可产生单光子提供量子密钥所需的量子态，QKD系统（104）用于产生量子密钥，然后与通信终端（2）中的第二量子密钥分配模块（201）中的量子密钥解析器（203）通过量子纠缠信道建立量子通信连接，QKD系统（104）将量子密钥通过纠缠操作传输给量子密钥解析器（203）；

第一量子密钥分配模块（101）与第二量子密钥分配模块（201）通过量子通信信道相连，可通过量子纠缠操作完成量子密钥的传递和初始化；

光子发生器（103）与QKD系统（104）相连以产生稳定的单光子；

QKD系统（104）与量子密钥解析器（203）可利用可见光的光子进行量子纠缠操作和量子态测量；

QKD系统（104）与第一加密解密系统（105）相连、量子密钥解析器（203）与第二加密解密系统（204）相连，以够完成端到端通信的量子加密传输；第一加密解密系统（105）用于使用第一量子密钥分配模块（101）协商后的量子密钥对需要通信的信息进行加密认证；

第一调制解调器（106）或第二调制解调器（205）在发送时对要发送的数据进行数模转换和调制，将所需传送的电信号转换成LED光源所需的光驱动信号，分别由第一频率可调光源（107）和第二频率可调光源（207）通过可见光脉冲形式发送出去；第一调制解调器（106）与第二调制解调器（205）在接收时对接收到的光信号进行解调，经过模数转换，将接收到的光信号转换为规定格式的电信号；

第一频率可调光源（107）、第二频率可调光源（207）可产生可见光；

第一光信号接收器（108）和第二光信号接收器（206）能够接收发射方传输的光信号，并将其转换为规定格式的电信号。

2.根据权利要求1所述的可见光通信的量子加密系统，其特征在于：所述上行通信通道（4）、下行通信信道（3）中传输的是量子加密后的密文，量子通信信道（5）中传输的是量子密钥。

3.根据权利要求1所述的可见光通信的量子加密系统，其特征在于：单光子的自旋态或偏振态可作为量子密钥所需的量子态。

4.根据权利要求1所述的可见光通信的量子加密系统，其特征在于：所述第一调制解调器（106）和/或第二调制解调器（205）可将信息调制后在可见光信道中进行经典信息传输，也可以利用可见光光子的量子效应进行量子信息传输。

5.根据权利要求1所述的可见光通信的量子加密系统，其特征在于：所述第一调制解调器（106）与第二调制解调器（205）可完成量子态信息和经典态信息的调制和解调，即将可见光的光子量子态转换为经典信息进行经典信息处理和传输，也可将经典信息转换为可见光的光子量子态进行量子信息传输。