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申请/专利权人：西北大学

摘要：本发明提供一种基于轨道角动量的量子安全直接通信方法，包括：Alice制备双模压缩纠缠光，将检测光束S1发送给Bob以判断传输信道的安全性；Alice对信息进行分块，再使用高斯调制将信息块对应的高斯数值加载到光场的正则分量上，Alice将持有的信号光束S2分解成N束子信号光束S2i通过空间光调制器生成轨道角动量信号光束，再对N束轨道角动量子信号光束进行复用，发送给Bob并对检测光S1分束，再与Alice对应的空间光调制器生成轨道角动量子检测光S1′i，根据轨道角动量的正交特性使用轨道角动量子检测光束S1′i对复用信号光S2′进行解复用并完成联合测量，通过反映射得到高斯数值对应的秘密信息。本发明中，利用轨道角动量的正交特进行复用，提升了系统的通信容量。

主权项：1.一种基于轨道角动量的量子安全直接通信方法，其特征在于，采用不同模式轨道角动量之间相互正交的特性进行复用，使信息块的传输由串行传输变为并行传输，实现大容量通信，其包括以下步骤：步骤一：Alice制备双模压缩纠缠光，将其中一束光束作为检测光束S1，另一束光束作为信号光束S2，将所述S1作为检测光束发送给Bob，所述检测光束S1用于判断所述Alice与所述Bob之间传输信道的安全性；步骤二：所述Alice在这对纠缠光束上随机选择一组位置，测量该位置下所述信号光束S2的正则分量，随后公布所选的位置和测量结果，所述Bob接收到所述检测光束S1后，选择与所述Alice相同的位置同时测量两个正则分量，所述Bob将测量结果与所述Alice的测量结果结合起来使用不可分离准则进行判断：ΔXm2+ΔPm2＜2ΔXm和ΔPm是双方测量结果的差，对于双方选定的任意位置，若满足不可分离准则，则该位置上量子态的纠缠关系没有被破坏；将所有测量位置上所述Bob的测量结果与所述Alice的测量结果进行联合统计，比对错误率，如果错误率低于所设定的安全阈值，通信继续；否则，通信终止；步骤三：所述Alice对待传输秘密信息进行分块得到mii＝1，2……N，随后所述Alice将持有的所述信号光束S2分解成N束子信号光束S2ii＝1，2……N，并使用高斯调制将待传输秘密信息块mi对应的高斯数调制在对应的所述子信号光束S2i上，将所述子信号光束S2i通过空间光调制器生成轨道角动量子信号光束S′2i，并对N束所述轨道角动量子信号光束S′2i进行复用后得到复用信号光束S2′发送给所述Bob；步骤四：所述Bob对接收到的所述复用信号光束S2′利用轨道角动量的正交特性进行解复用并测量，所述Bob对检测光束S1进行分束得到子检测光束S1ii＝1，2……，N，再将所述子检测光束S1i通过与所述Alice相同的空间光调制器得到轨道角动量子检测光束S′1ii＝1，2……，N，当所述轨道角动量子检测光束S′1i与所述轨道角动量子信号光束S′2i的拓扑荷模式相同时，不同模式的所述轨道角动量子信号光束S′2ii＝1，2……，N可以有效分离；将所述轨道角动量子信号光束S′2i与所述轨道角动量子检测光束S′1i联合测量，利用所述轨道角动量子信号光束S′2i和所述轨道角动量子检测光束S′1i的纠缠特性得到传输的秘密信息。

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