[实用新型]一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统

权利要求书

1.一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：包括Alice控制端、复用模块和Bob用户端；所述Alice控制端包括OAM-OAM纠缠产生单元、OAM调制单元、符合测量单元；所述复用模块包括第一复用模块和第二复用模块，所述OAM-OAM纠缠产生单元分别与第一复用模块和第二复用模块连接；所述第一复用模块、OAM调制单元和符合测量单元依次连接；所述第二复用模块、所述Bob用户端和符合测量单元依次连接；

所述OAM-OAM纠缠产生单元用于产生轨道角动量和轨道角动量混合纠缠量子态；

所述OAM调制单元用于对轨道角动量进行相位偏转调制和加载编码信息；

所述符合测量单元用于对信号光和闲置光进行符合测量解码量子比特信息；

所述第一复用模块和第二复用模块用于分离任意OAM态；

所述OAM-OAM纠缠产生单元产生OAM-OAM纠缠态的信号光路与闲置光路；所述信号光路进入第一复用模块进行偏振分离，然后进入OAM调制单元进行相位偏转调制和加载编码信息后，发送到符合测量单元进行测量；

所述闲置光路进入第二复用模块进行偏振分离，然后经所述Bob用户端调制和加载编码信息后，发送到符合测量单元进行测量；

所述符合测量单元对单位时间内到达的相同波长的信号光子和闲置光子进行符合测量，根据符合测量结果恢复出编码的密钥并建立随机密码的序列作为原始密码，经过密钥筛选和隐私放大获得安全密钥，从而完成多用户密钥分配与共享。

2.根据权利要求1所述的一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：所述轨道角动量混合纠缠单元包括泵浦光源LD、透镜、BBO晶体、第一全反射镜和第二全反射镜，所述BBO晶体依次与透镜和泵浦光源LD连接，用于产生信号光子和闲置光子轨道角动量纠缠光子对，表示为：

其中S和I分别表示信号光子和闲置光子，m表示OAM拓扑荷。

3.根据权利要求2所述的一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：所述第一复用模块包括第一M-Z干涉仪，所述第一M-Z干涉仪包括第一至第四1/4波片、第一和第二半波片、第一至第三偏振分束器、第一和第二达夫棱镜、第三和第四全反射镜；所述第二复用模块包括第一M-Z干涉仪，所述第一M-Z干涉仪包括第五至第八1/4波片、第三和第四半波片、第四至第六偏振分束器、第三和第四达夫棱镜，第五和第六全反射镜；从BBO晶体出来的信号光和闲置光分别通过第一全反射镜和第二全反射镜反射后进入第一复用模块和第二复用模块，入射光子均为水平偏振的“螺旋”光子，分别通过第一M-Z干涉仪和第二M-Z干涉仪来实现两个任意轨道角动量态|m₁和|m₂的分离。

4.根据权利要求3所述的一种M-Z型OAM纠缠调制密钥分发系统，其特征在于：OAM调制单元包括分第一束器、第一电荷耦合元件、第一延迟器、偏振分束器、第一波前校正器、第一空间光调制器、第一单模光纤、第二分束器、第二电荷耦合元件、第二延迟器、第二波前校正器、第二空间光调制器、第二单模光纤和第七全反射镜。