[发明专利]一种基于sagnac环的参考系无关测量设备无关的QKD系统和方法

权利要求书

1.一种基于sagnac环的参考系无关测量设备无关的QKD系统，包括发射端Alice、发射端Bob和测量端Charlie；发射端Alice和发射端Bob与测量端Charlie之间通过自由空间信道连接；其特征在于：

所述发射端Alice包括相互连接的激光器Laser1和第一sagnac环调制器，所述第一sagnac环调制器包括强度调制器IM1、偏振控制器PC1、光环形器Cir1、第一发射端sagnac环、光衰减器ATT1、光纤准直器Col1和Q板Q-plate1；

所述激光器Laser1用于产生第一光脉冲，所述第一光脉冲作为量子信号用于系统编码，以生成密钥；

所述强度调制器IM1用于对第一光脉冲进行强度调制；

所述偏振控制器PC1用于将量子信号变成45°线偏振光；

所述Q板Q-plate1用于将自旋角动量与轨道角动量耦合；

所述发射端Bob包括相互连接的激光器Laser2和第二sagnac环调制器，所述第二sagnac环调制器包括强度调制器IM2、偏振控制器PC2、光环形器Cir2、第二发射端sagnac环、光衰减器ATT2、光纤准直器Col2和Q板Q-plate4；

所述激光器Laser2用于产生第二光脉冲，所述第二光脉冲作为量子信号用于系统编码，以生成密钥；

所述强度调制器IM2用于对第二光脉冲进行单调制；

所述偏振控制器PC2用于将量子光信号变成45°线偏振光；

所述Q板Q-plate4用于将自旋角动量与轨道角动量耦合；

所述测量端Charlie包括反射镜Mirror1～Mirror4、Q板Q-plate2、Q板Q-plate3和BSM测量仪，所述BSM测量仪包括分束器BS、偏振分束器PBS、单光子探测器D_1H、单光子探测器D_1V、单光子探测器D_2H和单光子探测器D_2V；所述分束器BS与所述偏振分束器PBS3和偏振分束器PBS4连接；所述单光子探测器D_1H和单光子探测器D_1V与所述偏振分束器PBS3连接；所述单光子探测器D_2H和单光子探测器D_2V与偏振分束器PBS4连接；

所述第一发射端sagnac环用于将45°线偏振光分为第一水平偏振光和第一垂直偏振光，并将第一水平偏振光和第一垂直偏振光进行汇合，经光环形器Cir1出射至光衰减器ATT1并被光衰减器ATT1衰减至设定光强，然后通过光纤准直器Col1将信号转换为空间光信号与Q板耦合，并通过自由空间信道传输至测量端Charlie；

所述第二发射端sagnac环用于将45°线偏振光分为第二水平偏振光和第二垂直偏振光，并将第二水平偏振光和第二垂直偏振光进行汇合，在PBS2汇合后经过光环形器Cir2出射至光衰减器ATT2并被光衰减器ATT2衰减至设定光强，然后通过光纤准直器Col1将信号转换为空间光信号与Q板Q-plate1耦合并通过自由空间信道传输至测量端Charlie；

所述第一光脉冲和第二光脉冲到达测量端Charlie后，分别由反射镜Mirror1和Mirror3将第一光脉冲和第二光脉冲反射至Q板Q-plate2和Q板Q-plate3上，经Q板Q-plate2和Q板Q-plate4解调后分别通过发射镜Mirror2和Mirror4反射至光纤准直器Col3和Col4，并通过光纤准直器Col3和Col4耦合进光纤中，两路信号传输到BSM测量仪进行Bell态测量。