技术摘要：
本发明公开了一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，包括有相干激光系统、量子压缩光源、辅助光制备系统、正边带滤波系统、负边带滤波系统、信息编码系统、本地振荡光制备系统、平衡零拍探测系统，本发明使用了纠缠模式对进行量子通信，由于每个用户编码以及解码的信  全部
背景技术：
在连续变量量子信息学科中，压缩态光场以及纠缠态光场是最重要的非经典光场 之一。利用两束压缩态光场在50:50分束镜上干涉可制备纠缠态光场，此外，基于压缩态光 场对称边带模式也可以制备纠缠态光场。在过去的几十年里，经过理论物理学家和实验物 理学家的不断探索，量子信息科学，如量子密集编码(QDC)，量子密钥分配，量子隐形传态， 正在向更贴近实际应用的方向发展，节约量子资源、提高用户数量、集成化以及最大限度地 提高量子信道的容量等方面都是量子通信走向实用化以及产业化发展趋势所需。 在众多量子通信方案中，通过利用N对Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)纠缠边带 模式，可以实现信道复用量子通信方案。其中需要宽带压缩态光场作为量子资源，并空间分 离出多纠缠边带模式，之后提供大量的量子信道用于多用户进行安全的量子通信。信道复 用量子通信安全性要求多个用户在没有来自彼此信号串扰的情况下进行安全性信息传输。 然而，在目前的方案以及实验中，尚无有效方案进行纠缠边带模式的稳定控制以及空间上 分离，不同频率的纠缠边带模无法在空间上分离，就无法进行大规模用户的量子通信，因 此，迫切需要一种基于可扩展以及多边带空间分离的纠缠边带模式制备方案。
技术实现要素：
为解决现有技术的缺点和不足，提供一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置， 实现信道复用的多用户量子通信方案，基于此方案的量子通信方案具有信道容量高、相邻 信道间串扰低以及安全性高等优势。 为实现本发明目的而提供的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，包括有相 干激光系统、量子压缩光源、辅助光制备系统、正边带滤波系统、负边带滤波系统、信息编码 系统、本地振荡光制备系统、平衡零拍探测系统，所述相干激光系统输出激光具有较高的功 率，用于制备产生多边带纠缠所需的压缩光、辅助光以及用于平衡零拍探测的本地振荡光， 所述多纠缠边带模式通过正边带滤波系统和负边带滤波系统在空间上分开，正边带滤波系 统经过信息编码系统进行信息编码，正边带滤波系统最后滤波腔的反射光通过量子通道输 入到负边带滤波系统，所获得的多级边带模式与各自本地振荡光干涉，并用平衡零拍探测 系统探测，最后，将多个探测结果联合测量。 作为上述方案的进一步改进，所述相干激光系统为单频光纤激光器、单频固体激 光器或者双波长固体激光器，用以输出较高功率的低噪声激光，激光器所输出激光经过模 式清洁腔进一步降低激光噪声。 作为上述方案的进一步改进，所述量子压缩光源由第一低频光电调制器、倍频腔、 光学参量腔、泵浦光与种子光移相器、探测器PD1、PD2、隔离器组成，所述量子压缩光源由第 4 CN 111585659 A 说　明　书 2/6 页 一锁定回路、第二锁定回路、第三锁定回路构成，所述第一锁定回路锁定倍频腔腔长，所述 第二锁定回路锁定光学参量腔腔长，所述第三锁定回路锁定泵浦光与种子光的相对位相。 作为上述方案的进一步改进，所述辅助光制备系统包括高频光电调制器和微波驱 动源，相干激光经过被微波驱动源驱动的高频光电调制器产生辅助光，当微波驱动源的驱 动足够大时，辅助光中可以同时出现一次谐波、二次谐波、三次谐波等，辅助光载波模式具 有与压缩光相同的频率和相位，边带模式具有与压缩光相同的频率和相同/相反的相位。 作为上述方案的进一步改进，所述正边带滤波系统包括第四锁定回路、第一正边 带锁定回路、第二正边带锁定回路...第i正边带锁定回路，第一正边带滤波腔、第二正边带 滤波腔...第i正边带滤波腔，探测器PD 1，PD 2...以及PD i，i表示可以制备多级正边带模 式，利用滤波腔将正边带模式在空间上分开，每个锁定回路锁定对应模式滤波腔，正边带最 后滤波腔的反射光通过量子通道输入到负边带滤波系统。 作为上述方案的进一步改进，所述负边带滤波系统包括第一负边带锁定回路，第 二负边带锁定回路...第j负边带锁定回路，第一负边带滤波腔，第二负边带滤波腔...第j 负边带滤波腔，探测器PD-1，PD-2...以及PD-j，j表示可以制备多级负边带模式，利用滤波腔 将负边带模式在空间上分开，每个锁定回路锁定对应负边带模式滤波腔。 作为上述方案的进一步改进，所述信息调制系统包括振幅调制器和位相调制器。 作为上述方案的进一步改进，所述本地振荡光制备系统包括第二光电调制器，高 频光电调制器①，高频光电调制器②...高频光电调制器k，第一正边带本地振荡光光学模 式清洁器，第一负边带本地振荡光光学模式清洁器，第二正边带本地振荡光光学模式清洁 器，第二负边带本地振荡光光学模式清洁器...第m正边带本地振荡光光学模式清洁器，第m 负边带本地振荡光光学模式清洁器、探测器 所述本地振荡光制备系统由第 一正边带本地振荡光锁定回路，第一负边带本地振荡光锁定回路，第二正边带本地振荡光 锁定回路，第二负边带本地振荡光锁定回路...第m正边带本地振荡光锁定回路，第m负边带 本地振荡光锁定回路构成；每个锁定回路锁定对应的光学模式清洁器，光学模式清洁器反 射不需要的载波和透射相应的边带模式，每级正边带本地振荡光光学模式清洁器的透射光 为对应边带模式的本地振荡光Lo m，每级负边带本地振荡光光学模式清洁器的透射光为对 应边带模式的本地振荡光Lo-m，光路中放置第二光电调制器，产生调制信号，用于光学滤波 腔锁定。m表示可以制备多级本地振荡光。 作为上述方案的进一步改进，平衡零拍探测系统包括第一正边带平衡零拍探测， 第一负边带平衡零拍探测，第二正边带平衡零拍探测，第二负边带平衡零拍探测…第n正边 带平衡零拍探测，第n负边带平衡零拍探测，n表示多级边带平衡零拍探测，每个平衡零拍探 测都包含对应的本地振荡光Lo m、Lo-m用于探测每个对应边带模式。 本发明的有益效果是： 与现有技术相比，本发明提供的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，实现 了利用单个压缩场的EPR纠缠边带模式的信道复用量子通信，利用频梳型控制方案(FCTCS) 来实现量子通信，该装置可以从光的压缩态同时提取任意频率失谐的许多纠缠边带模，不 同频率的纠缠边带模在空间上分离，每个纠缠对之间的高纠缠度和宽频率间隔提供大量量 子信道，可以避免串扰效应。根据经典通信中使用的技术，所提出的方案就可以扩展到数百 5 CN 111585659 A 说　明　书 3/6 页 个复用信道。而且该装置具有提高信道容量、节省量子资源和串扰低等优点。 附图说明 以下结合附图对本发明的