【技術實現步驟摘要】
本申請涉及量子通信和光通信，特別涉及一種基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統及實現方法。
技術介紹
1、自1984年bb84協議的開創性提出，量子秘鑰分發(quantum?key?distr?ibut?ion，qkd)技術不斷取得突破，成功跨越了從實驗室探索到實際應用的鴻溝。隨著技術的日益成熟，qkd不僅在傳輸距離上實現了顯著延伸，而且在密鑰分發速率及系統穩定性方面也取得了顯著提升。依托量子力學的測不準原理與不可克隆定理，qkd賦予了信息安全以絕對保障，成為了守護通信領域信息安全的堅固盾牌。時至今日，qkd網絡已在全球多地廣泛部署，為金融、政府、軍事等關鍵領域筑起了高安全性的信息傳輸防線。
2、然而，現有的qkd網絡大多基于單芯光纖構建，面臨著通信效率低下、系統復雜度高等挑戰。同時，隨著光通信容量的持續增長，傳統單芯光纖已難以滿足未來光通信擴容的迫切需求。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統及實現方法，以解決相關技術中qkd網絡大多基于單芯光纖構建，面臨著通信效率低下、系統復雜度高等挑戰，難以滿足未來光通信擴容的迫切需求的問題。
2、第一方面，提供了一種基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統，其包括依次連接的信號發送端、信號傳輸單元和多個用戶端；
3、所述信號發送端用于：在每一個周期內，按照設定時序，將連續光斬為不同頻率的脈沖光，將各頻率的脈沖光調制成強度不同的誘騙態脈沖和信號態脈沖，并對各誘騙態脈沖和
4、所述信號傳輸單元用于：先將不同頻率的量子信號分別耦合至多芯光纖的不同纖芯中，以進行傳輸，再從所述多芯光纖中解耦；
5、多個所述用戶端用于：分別接收不同頻率的量子信號，隨機選取基矢以對量子信號進行單光子偏振態測量，并響應成碼。
6、一些實施例中，所述信號發送端包括依次連接的第一強度調制器、第二強度調制器、偏振調制器和可調光衰減器；
7、所述第一強度調制器用于：在每一個周期內，按照設定時序，將連續光斬為不同頻率的脈沖光；
8、所述第二強度調制器用于：將各頻率的脈沖光調制成強度不同的誘騙態脈沖和信號態脈沖；
9、所述偏振調制器用于：對各頻率脈沖光的誘騙態脈沖和信號態脈沖進行偏振態編碼，以形成攜帶有秘鑰信息的脈沖光；
10、所述可調光衰減器用于：將攜帶有秘鑰信息的脈沖光衰減到單光子級別，以得到攜帶有秘鑰信息的量子信號。
11、一些實施例中，所述信號發送端還包括激光器，所述激光器與所述第一強度調制器連接，以向所述第一強度調制器發出連續光。
12、一些實施例中，所述信號發送端包括依次連接的第一強度調制器、偏振調制器、第二強度調制器和可調光衰減器；
13、所述第一強度調制器用于：將連續光斬為不同頻率的脈沖光；
14、所述偏振調制器用于：對各頻率脈沖光的脈沖進行偏振態編碼；
15、所述第二強度調制器用于：將各頻率脈沖光中經編碼的脈沖調制成強度不同的誘騙態脈沖和信號態脈沖，以形成攜帶有秘鑰信息的脈沖光；
16、所述可調光衰減器用于：將攜帶有秘鑰信息的脈沖光衰減到單光子級別，以得到攜帶有秘鑰信息的量子信號。
17、一些實施例中，所述信號發送端還包括激光器，所述激光器與所述第一強度調制器連接，以向所述第一強度調制器發出連續光。
18、一些實施例中，所述信號傳輸單元包括依次連接的光開關、多芯光纖復用器、多芯光纖和多芯光纖解復用器；
19、所述光開關用于：響應于所述信號發送端，對不同頻率的量子信號進行分發；
20、所述多芯光纖復用器用于：接收分發的量子信號，并耦合至多芯光纖對應的纖芯中；
21、所述多芯光纖解復用器用于：將量子信號從多芯光纖中解耦出來。
22、一些實施例中，所述用戶端包括基矢分束器和兩個偏振分束器，每個所述偏振分束器連接有兩個單光子探測器；
23、所述基矢分束器用于：對所述量子信號進行基矢選擇；
24、所述偏振分束器用于：在選定的基矢下，對所述量子信號中的單光子進行偏振態測量；
25、所述單光子探測器用于：測量接收到的偏振態的計數信息，并響應成碼。
26、一些實施例中，連續光斬為脈沖光的頻率的數量與所述用戶端的數量相同。
27、一些實施例中，所述偏振態包括兩組非正交基矢z基和x基，z基和x基均包括兩個正交偏振態。
28、第二方面，提供了一種基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡的實現方法，其包括：
29、在每一個周期內，按照設定時序，將連續光斬為不同頻率的脈沖光，將各頻率的脈沖光調制成強度不同的誘騙態脈沖和信號態脈沖，并對各誘騙態脈沖和信號態脈沖進行偏振態編碼，以形成攜帶有秘鑰信息的不同頻率量子信號；
30、先將不同頻率的量子信號分別耦合至多芯光纖的不同纖芯中，以進行傳輸，再從所述多芯光纖中解耦；
31、分別接收不同頻率的量子信號，隨機選取基矢以對量子信號進行單光子偏振態測量，并響應成碼。
32、本申請提供的技術方案帶來的有益效果包括：
33、本申請采用多芯光纖進行信號傳輸，多芯光纖在單一光纖包層內巧妙集成了多個獨立纖芯，每個纖芯均可作為單模或多模光纖使用，能夠獨立傳輸多個光信號。這一設計使得每個纖芯都能成為一個有效的信號通道，從而極大地提升了系統容量與通信效率。此外，多芯光纖的多芯結構天然適配多用戶接入場景，使得本申請一個信號發送端可以對應于多個用戶端，實現了一對多用戶網絡環境下的量子密鑰分發。多芯光纖將多個光通道集成在一根光纖中，具有平均光通道成本低、集成度高、傳輸容量大等優點。該系統不僅提高了qkd系統的通信效率和實用性，還為解決未來光通信擴容難題提供了有力支持。本申請的實施將有力推動量子通信技術和光通信技術的發展，為信息安全領域和光通信領域提供新的解決方案。
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1.一種基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于，其包括依次連接的信號發送端(10)、信號傳輸單元(20)和多個用戶端(30)；
2.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：所述信號發送端(10)包括依次連接的第一強度調制器(101)、第二強度調制器(102)、偏振調制器(103)和可調光衰減器(104)；
3.如權利要求2所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：
4.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：所述信號發送端(10)包括依次連接的第一強度調制器(101)、偏振調制器(103)、第二強度調制器(102)和可調光衰減器(104)；
5.如權利要求4所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：
6.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：
7.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：
8.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶
9.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡系統，其特征在于：
10.一種基于多芯光纖的一對多用戶QKD網絡的實現方法，其特征在于，其包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統，其特征在于，其包括依次連接的信號發送端(10)、信號傳輸單元(20)和多個用戶端(30)；
2.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統，其特征在于：所述信號發送端(10)包括依次連接的第一強度調制器(101)、第二強度調制器(102)、偏振調制器(103)和可調光衰減器(104)；
3.如權利要求2所述的基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統，其特征在于：
4.如權利要求1所述的基于多芯光纖的一對多用戶qkd網絡系統，其特征在于：所述信號發送端(10)包括依次連接的第一強度調制器(101)、偏...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓雁鑫，華昕，陳代高，肖希，
申請(專利權)人：武漢光谷信息光電子創新中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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