1.一種相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),包括Alice控制端、波分復(fù)用單元和多用戶Bob端,Alice端通過波分復(fù)用單元與多用戶Bob端連接,其特征在于:
所述Alice端包括多波長激光產(chǎn)生裝置、衰減器、第一偏振分束器、第一合束器、相位調(diào)制器、第一偏振控制器和第二偏振控制器;
所述波分復(fù)用單元包括波長選擇裝置;
所述多用戶Bob端包括接收不同波段的若干單元Bob用戶端,所述單元Bob用戶端均包括第二偏振分束器、第三偏振控制器、第四偏振控制器、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第二合束器、第三合束器、第一光子探測器、第二光子探測器、第三光子探測器和第四光子探測器;
所述多波長激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生具有多個波長的脈沖串,然后經(jīng)所述衰減器衰減為單光子脈沖,單光子脈沖經(jīng)過所述第一偏振分束器分成垂直偏振和水平偏振脈沖,所述垂直偏振和水平偏振脈沖分別通過上臂路徑和下臂路徑進(jìn)入到所述第一合束器合束;再經(jīng)過所述相位調(diào)制器對脈沖隨機(jī)調(diào)制kπ(k=0,1)相位分別到達(dá)第一偏振控制器和第二偏振控制器進(jìn)行脈沖偏振旋轉(zhuǎn),最后兩脈沖以相同的偏振態(tài)進(jìn)入所述多用戶Bob端;
具有相同偏振的多波長激光脈沖傳輸?shù)讲ㄩL路由裝置,根據(jù)波長尋址的方式選擇相應(yīng)波長的單元Bob用戶端,經(jīng)過所述單元Bob用戶端的第二偏振分束器,進(jìn)行偏振解調(diào),當(dāng)偏振比特為“0”時,選擇水平偏振脈沖經(jīng)過所述第三偏振控制器;當(dāng)偏振比特為“1”時,選擇垂直偏振脈沖經(jīng)過所述第四偏振控制器;
從第三偏振控制器輸出后,經(jīng)過所述第三偏振分束器形成上臂路徑和下臂路徑兩條路徑:其中上臂路徑:前脈沖經(jīng)過延時到達(dá)所述第二合束器;下臂路徑:后脈沖直接到達(dá)所述第二合束器,上臂路徑和下臂路徑的兩束光在所述第二合束器處發(fā)生干涉,然后根據(jù)隨機(jī)調(diào)制的相位差所述第一光子探測器和第二光子探測器做出識別響應(yīng);
從第四偏振控制器輸出后,經(jīng)過所述第四偏振分束器形成上臂路徑和下臂路徑兩條路徑:其中上臂路徑:前脈沖經(jīng)過延時到達(dá)所述第三合束器;下臂路徑:后脈沖直接到達(dá)所述第三合束器,上臂路徑和下臂路徑的兩束光在所述第三合束器處發(fā)生干涉,然后根據(jù)隨機(jī)調(diào)制的相位差所述第三光子探測器和第四光子探測器做出識別響應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述上臂路徑比下臂路徑多了一個T的延時。
3.如權(quán)利要求1所述的一種相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述第一偏振控制器將脈沖偏振旋轉(zhuǎn)所述第二偏振控制器將脈沖偏振旋轉(zhuǎn)其中n的取值分別為“0”或“1”。
4.如權(quán)利要求1所述的相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述波長路由裝置為波分復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵、布拉格光柵或者波長選擇開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述的多波長激光產(chǎn)生裝置包括多波長脈沖激光器和波長選擇器,所述多波長脈沖激光器產(chǎn)生滿足多個單元Bob用戶端同時通信的相干多波長脈沖激光,然后通過所述波長選擇器進(jìn)行選擇,使各個單元Bob用戶端選擇相應(yīng)波長的脈沖激光。
6.如權(quán)利要求5所述的相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述波長選擇器采用二級等差頻率間隔的方式選擇波長。
7.如權(quán)利要求1所述的相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述第一光子探測器、第二光子探測器、第三光子探測器和第四光子探測器依據(jù)脈沖的相位差做出響應(yīng)為:當(dāng)兩個連續(xù)脈沖的相位差為0時,所述第一光子探測器響應(yīng),測量結(jié)果為“00”,第二光子探測器響應(yīng),測量結(jié)果“01”;當(dāng)兩個連續(xù)脈沖的相位差為π時,所述第三光子探測器響應(yīng),測量結(jié)果為“10”,第四光子探測器響應(yīng),測量結(jié)果為“11”。
8.如權(quán)利要求1所述的相位偏振多自由度調(diào)制QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其特征在于,所述單元Bob用戶端為Bobn,其中n為非零自然數(shù)。