[发明专利]多用户量子密钥分配网络装置及方法

权利要求书

1.一种多用户量子密钥分配网络装置，其特征是，包括逻辑控制模块、机械式光开关、量子密钥发送端Alice端、m个多功能量子节点Carol端和n个量子密钥接收端Bob端；

所述逻辑控制模块分别连接Alice端、Carol端以及Bob端，所述Alice端通过机械式光开关分别连接Carol端以及Bob端；

所述逻辑控制模块保证量子保密通信收发复用控制功能，通过上层控制单元增加对应节点的管理，提高量子保密通信节点的工作效率；

所述Alice端包括Alice同步信号处理模块、Alice量子信号处理模块和Alice波分复用器；所述Carol端包括Carol同步信号处理模块、Carol量子信号处理模块和Carol波分复用器；所述Bob端包括Bob同步信号处理模块、Bob量子信号处理模块和Bob波分复用器；

所述Alice同步信号处理模块用于发射同步光信号给Carol同步信号处理模块、Carol同步信号处理模块用于接收同步光信号或发射同步光信号给Bob同步信号处理模块，Bob同步信号处理模块均用于接收同步光脉冲，其中在接收同步光脉冲时，均用于探测同步时钟信号；

所述Alice量子信号处理模块用于发射量子光信号给Carol量子信号处理模块、Carol量子信号处理模块用于接收量子光信号或发射量子光信号给Bob量子信号处理模块，Bob量子信号处理模块用于接收量子光信号，其中Alice量子信号处理模块产生m个随机进行编码的用户密钥分配的相干的多波长周期性量子光信号，并将m个量子光信号一一对应的分配至m个处在接收量子光信号状态的Carol量子信号处理模块，在Carol量子信号处理模块处在发射状态时，Carol量子信号处理模块产生n个随机进行编码的用户密钥分配的相干的多波长周期性量子光信号，并将n个量子光信号一一对应的分配至n个Bob量子信号处理模块，在Carol量子信号处理模块或Bob量子信号处理模块处在接收状态时均得到密钥；

所述Alice波分复用器用于对发出的光信号进行复用、Carol波分复用器用于对发出的光信号进行复用或解复用处理，Bob波分复用器用于对接收的光信号进行解复用处理；

所述机械式光开关用于组成量子交换节点。

2.根据权利要求1所述的多用户量子密钥分配网络装置，其特征是，所述Alice同步信号处理模块采用同步光信号激光源发射同步光信号；所述Alice量子信号处理模块包括多波长脉冲激光源、衰减器、两个法拉第旋转镜和相位调制器，所述多波长脉冲激光源发出多波长连续脉冲激光，经过相位调制器调制相位，再经过衰减器衰减成为平均光子数小于1的脉冲激光然后进入到波分复用单元，法拉第旋转镜能使入射光偏振方向旋转90度沿原路径反射回去，因此光器件中的偏振效应被消除。

3.根据权利要求1所述的多用户量子密钥分配网络装置，其特征是，所述Carol同步信号处理模块包括同步光信号激光源、同步光探测器和光环形器CIR1；处在接收状态时，解复用得到的同步光信号通过光环形器CIR1的3端口进入，2端口输出后同步光信号进入同步光探测器，探测得到同步时钟信号；处在发射状态时，同步光信号激光源发射同步光信号，同步光信号进通过光环形器CIR1的1端口进入，3端口输出到Carol波分复用器；

所述Carol量子信号处理模块包括多波长脉冲激光源、衰减器、两个法拉第旋转镜、相位调制器、单光子探测器和光环形器CIR2；处在接收状态时，解复用得到的量子光信号，经过法拉第旋转镜干涉环，于光环形器CIR2的3端口进入，2端口输出后利用解调基解调量子光信号，进入单光子探测器，对结果进行测量，利用经典信道与Alice通信，得出密钥；处在发射状态时，多波长脉冲激光器产生用于满足多个用户密钥分配的相干的多波长激光，于光环形器CIR2的1端口进入，3端口输出，同步光信号激光源发射同步光脉冲，于光环形器CIR1的1端口进入，3端口输出到Carol的波分复用器；

所述光环形器CIR1和光环形器CIR2采用三端口光环形器。