[发明专利]多用户量子密钥分配网络装置及方法

说明书

本发明公开了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。优点：在网络中加入了多功能量子节点，作为超级用户节点、中心节点或可信任中继节点，提高了多用户量子密钥分配网络的灵活性与稳定性。利用基于光开关的交换节点可以实现用户的灵活接入。如果用户数量超过了交换节点所能负载最大用户数量，只要变换量子交换节点内部的光开关数目和搭配结构就可以使新的用户加入。

技术领域

本发明涉及一种基于光开关和波分复用的多用户量子密钥分配网络，属于量子密钥分配技术以及量子通信技术领域。

背景技术

量子密钥分配基于量子力学原理，在根本上保证了理论上可以提供绝对安全的密钥分配，这种绝对安全的密钥技术首先应用于国家机密安全，军事领域，所以量子密钥分配在安全通信等方面可以发挥重要的作用，目前点对点的量子密钥分配技术已经逐步走向成熟，量子密钥分配的网络化是必然的趋势。

量子密钥分配从BB84协议的诞生开始发展，之后又提出B92协议，EPR协议等，点对点的量子密钥分配系统已经受到了广泛的研究，量子密钥分配系统产生的密码的成码率不断的提高，误码率不断的降低，有些点对点量子密钥分配系统已经用于实践，但是点对点的量子密钥分配系统的作用是有限的，只能满足两个用户之间的量子密钥分配，为了实现多点的密钥分配，就要搭建量子密钥分配网络，使用大量的线路直接搭建全连网络来完成多个用户之间的通信是不符合实际的。所以量子密钥分配网络的建设的研究具有重要意义。

目前，根据量子密钥分配网络中间节点的不同可以将量子密钥分配网络划分为三个种类：基于光学节点的量子密钥分配网络、基于可信任中继的量子密钥分配网络和基于量子中继的量子密钥分配网络。基于经典光器件的量子密钥分配网络中使用各类光器件对量子网络进行控制，所谓的经典光器件指的是波分复用器和解复用器、电控机械式光开关、分束器、环形器等。经典光器件不能增加量子密钥分配的最大安全传输距离，但能够通过合理的网络拓扑，改善点对点量子密钥分配的性能。目前主流的量子中继实现方案均是基于纠缠原理，难以实现，所以量子中继方案的技术还不成熟，仅停留在实验阶段。通过可信任中继的方式可以提高点对点量子密钥分配的最大传输距离，但可信任中继不具有物理安全性，一定程度上降低了量子密钥分配网络的安全级别，如果中继节点被占领，则整个量子通信链路的安全性将受到严重威胁。目前基于光学节点的量子密钥分配网络存在分配效率和安全性问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多用户量子密钥分配网络装置及方法，利用量子交换节点，实现量子链路切换，具有发送功能的节点就可以与具有接收功能的节点进行通信，通过波分复用单元将各个波长脉冲发送到不同的用户，在网络中加入了具有发送和接收功能的多功能节点，更加灵活、节能、高效。

为解决上述技术问题，本发明提供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；