[实用新型]一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI-QKD系统

说明书

本实用新型公开了一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI‑QKD系统，包括多用户Alice端、多用户Bob端、Charlie端和波分复用单元；Alice端和Bob端协商并确定通信的波段；Alice端和Bob端分别发出所述波段的最终信号并经过波分复用单元发送至Charlie端；Charlie端记录并向Alice端和Bob端分别公布响应信号的探测器响应情况；Alice端和Bob端分别获取信号的制备偏振态所选择的基矢和调制所述信号的相位所选择的基矢，并根据Charlie端的探测器响应信号数量生成量子密钥。本实用新型通过相位调制器随机选择一种相位加载到信号上，使得会在Z基下被丢弃的信号可以进一步得到接收和利用，提高了量子成码率。

技术领域

本实用新型涉及量子保密通信及光通信领域，具体涉及一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI-QKD系统。

背景技术

Lo等人在2012年提出测量设备无关量子密钥分发(measurement-device-independent quantum key distribution,MDI-QKD)协议，原理上基于时间反演的EPR协议，通过通信双方向第三方发送量子信号进行BELL态投影测量，实现了能抵御测量设备攻击的功能。传统的偏振调制MDI-QKD方案中根据BELL态的测量结果表示：在Z基下，若双方发送相同的偏振态则会产生无效响应，即若双方都发送同样的Z基偏振态，该部分信号会被丢弃，会使成码率降低。

波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)技术的应用可以实现在量子网络中的多个用户同时进行密钥分发，如专利CN201510296781通过WDM实现了基于M-Z干涉的多用户方案及专利CN201710028864.8通过WDM实现了相位偏振多自由度调制的多用户系统。通过MDI-QKD协议与WDM技术的结合，能在免疫探测器攻击，提升通信距离的同时，实现多用户方案。

因此，有待对现有QKD技术的不足进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决多点多用户的量子网络的网络效率和量子密钥的成码率，提出了一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI-QKD系统。

本实用新型方法通过下述技术方案实现的：

一种基于相位偏振联合调制的多用户MDI-QKD系统，包括多用户Alice端、多用户Bob端、Charlie端和波分复用单元，所述多用户Alice端和多用户Bob端分别与波分复用单元的输入端口相连，所述Charlie端的输入端口通过光信号与波分复用单元的输出端口相连；

所述多用户Alice端包括N个Alice端，N个Alice端与波分复用单元分别相连，N≥2；

所述多用户Bob端包括N个Bob端，N个Bob端与波分复用单元分别相连，N≥2；

所述多用户Alice端和所述多用户Bob端用于产生多种波段的光信号到所述波分复用单元；

所述波分复用单元用于转发多用户Alice端和多用户Bob端发出的光信号到Charlie端；

所述Charlie端为测量端，所述Charlie端用于测量多用户Alice端与多用户Bob端发来的信号，并向多用户Alice端与多用户Bob端公布响应信号的探测器响应情况；

所述Alice端和Bob端均包括通过光信号依次连接的相干光源、强度调制器、相位调制器、偏振调制器和光衰减器；

所述Charlie端包括一个分束器、第一至第二偏振分束器和第一至第四单光子探测器；

所述分束器分别与第一至第二偏振分束器相连，第一偏振分束器与第一至第二单光子探测器分别相连，第二偏振分束器与第三至第四单光子探测器分别相连。