CN111585659B - 一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置 - Google Patents

Abstract

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号存在纠缠特性，故量子通信具有很高安全性以及量子信道的通信容量以及信噪比可以突破相应的散粒噪声限制。

Description

一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置

技术领域

本发明涉及量子信息科学以及量子光学技术领域，尤其涉及一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置。

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。

发明内容

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，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，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，所述信息编码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具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的原理框图；

图2是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的量子压缩光源的详细光路图；

图3是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的辅助光制备系统示意图；

图4是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的正边带滤波系统的详细光路图；

图5是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的负边带滤波系统的详细光路图；

图6是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的信息编码系统的详细光路图；

图7是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的本地振荡光制备系统的详细光路图；

图8是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的平衡零拍探测系统的详细光路图；

图9是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的多级边带纠缠模式ω_±1,ω_±2,ω_±3,ω_±4之间的振幅和以及相位差分量之间的相关噪声测量；

图10是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置中，利用多级纠缠边带模式进行量子通信的测试结果。

其中，1—相干激光系统、2—量子压缩光源、3—辅助光制备系统、4—正边带滤波系统、5—负边带滤波系统、6—信息编码系统、7—本地振荡光制备系统、8—平衡零拍探测系统、9—第一低频光电调制器、10—倍频腔、11—光学参量腔、12—泵浦光与种子光移相器，13—探测器PD₁，14—探测器PD₂，15—隔离器组成；16—第一锁定回路，17—第二锁定回路和18—第三锁定回路、19—高频光电调制器，20—微波驱动源、21—第四锁定回路，22—第一正边带锁定回路，23—第二正边带锁定回路...24—第i正边带锁定回路，25—第一正边带滤波腔，26—第二正边带滤波腔...27—第i正边带滤波腔，28—探测器PD₊₁，29—PD₊₂...以及30—PD_+i；i表示可以制备多级正边带模式、31—第一负边带锁定回路，32—第二负边带锁定回路...33—第j负边带锁定回路，34—第一负边带滤波腔，35—第二负边带滤波腔...36—第j负边带滤波腔，37—探测器PD_-1，38—PD_-2...以及39—PD_-j；j表示可以制备多级负边带模式、40—振幅调制器、41—位相调制器、42—第二光电调制器，43—高频光电调制器①，44—高频光电调制器②...45—高频光电调制器k，46—第一正边带本地振荡光光学模式清洁器，47—第一负边带本地振荡光光学模式清洁器，48—第二正边带本地振荡光光学模式清洁器，49—第二负边带本地振荡光光学模式清洁器...50—第m正边带本地振荡光光学模式清洁器，51—第m负边带本地振荡光光学模式清洁器；52—第一正边带本地振荡光锁定回路，53—第一负边带本地振荡光锁定回路，54—第二正边带本地振荡光锁定回路，55—第二负边带本地振荡光锁定回路...56—第m正边带本地振荡光锁定回路，57—第m负边带本地振荡光锁定回路；58—探测器

m表示可以制备多级本地振荡光、64—第一正边带平衡零拍探测，65—第一负边带平衡零拍探测，66—第二正边带平衡零拍探测，67—第二负边带平衡零拍探测…68—第n正边带平衡零拍探测，69—第n负边带平衡零拍探测，n表示多级边带模式平衡零拍探测。

具体实施方式

本申请方案仅使用单个量子压缩光源，结合经典滤波光学腔进行多纠缠边带模式的空间分离，演示信道复用量子通信方案。利用多组控制回路锁定对应滤波腔腔长，实现同时制备多对纠缠边带模式空间分离。

图1是本发明的原理框图，相干激光系统1输出较高功率的低噪声激光，用于制备所需的压缩光、辅助光和本地振荡光。压缩光和辅助光干涉以后产生多边带纠缠，利用滤波腔将正边带模式在空间上分开，改变了以往依次利用相应频率的本地振荡光来检测不同频率成分的纠缠特性的现状。该装置正边带各自经过振幅调制器40和位相调制器41进行信息编码，负边带模式通过量子通道后利用滤波腔在空间上分开。所获得的边带模式与各自本地振荡光干涉，并用平衡零拍探测器探测。最后，将多个探测结果联合测量，实现了仅利用单个压缩场的EPR纠缠边带模式的量子通信。

量子压缩光源2的详细光路图如图2所示，相干激光系统1(单频光纤激光器、单频固体激光器或者双波长固体激光器)输出激光波长为1064nm，在光路中放置第一光电调制器9，以提供相位调制信号。1064nm相干激光经过分束器后被分为两束，一束注入倍频腔10中用于倍频产生532nm泵浦光，另一束作为种子光注入光学参量腔11中。光学参量腔11采用的是半整块腔型结构。该腔由一片安装于压电陶瓷上的凹面镜和一块PPKTP晶体构成。晶体的一端加工有凸面，充当一面腔镜，晶体的另一端为平面。倍频腔和光学参量腔均采用周期极化的非线性晶体PPKTP，相位匹配方式为准相位匹配，需要采用温控系统精确控温。倍频腔10产生的532nm泵浦光注入光学参量腔11中的泵浦光学参量腔中的PPKTP晶体，精确控制光学参量腔11的腔长和泵浦光和种子光的相对相位产生压缩光。压缩场边带ω_+i，ω_-j包含大量的EPR纠缠模，并且两个相邻模式之间的频率间隔是光学参量腔11的自由光谱范围(FSR)。在我们的装置中，光路尽可能短，以尽量减少相位变化。

要实现稳态压缩状态，需要伺服控制回路:倍频腔腔长，光学参量腔腔长，泵浦光与种子光的相对相位。倍频腔腔长的稳定由第一锁定回路16实现，光电探测器PD₁13经第一锁定回路与倍频腔10上的压电陶瓷相连；(具体方法为：光电探测器PD₁13输出的交流信号与高频信号源输出的信号混频解调，混频解调信号再经过低通滤波器滤除高频部分后就得到了倍频腔失谐的误差信号。伺服控制系统(比例积分微分控制器,PID)利用该误差信号，通过高压放大器和倍频腔上的压电陶瓷(PZT)控制倍频腔的腔长)；光学参量腔腔长的稳定由第二锁定回路17实现，光电探测器PD₂经第二锁定回路与光学参量腔上的压电陶瓷相连；泵浦光与种子光的相对位相的锁定由第三锁定回路18实现，光电探测器PD₂14经第三锁定回路与泵浦光与种子光移相器12上的压电陶瓷相连。其中泵浦光与种子光的相对位相的误差信号从光学参量腔腔前提取；光学参量腔腔长的误差信号从腔后提取。

辅助光制备系统3的示意图如图3所示，相干激光经过被微波驱动源20驱动的高频光电调制器19产生辅助光。调制频率(幅度)为3.325GHz(26dBm)的微波驱动源驱动产生边带模式ω_±1(ω₀±ω_FSR),ω_±2(ω₀±2ω_FSR)和ω_±3(ω₀±3ω_FSR)，由于第四边带模式ω_±4(ω₀±4ω_FSR)功率较弱，我们采用另一个调制频率(幅度)为13.3GHz(22dBm)的微波驱动源驱动产生。制备的辅助光与压缩光在1:99分束器上发生干涉，以减小压缩光的退相干。提取1％的光束进入探测器PD₃，经第四锁定回路与移相器上的压电陶瓷相连，稳定压缩光与辅助光之间的相对相位。然后通过滤波腔进行边带模式分离。边带纠缠模的纠缠度分别为8.0dB、7.9dB、7.2dB和7.6dB。

正边带滤波系统4、负边带滤波系统5的详细光路图如图4和5所示。用滤波腔将正负边带模式在空间上分开，不同的频率分量从每个滤波腔传输。为了降低损耗引起的退相干，我们在设计和构建时综合考虑了滤波腔的阻抗匹配、线宽和边带抑制比对EPR边带纠缠的影响。每个锁定回路锁定对应模式滤波腔。各个滤波腔分离边带模式ω_+i,ω_-j，提取滤波腔输出端输出光束的1％进入探测器PD_+i，PD_+j，经对应的锁定回路与相应滤波腔上的压电陶瓷相连，稳定相应滤波腔腔长。所使用的滤波腔的线宽超过55MHz，确保调制场可以从这些滤波腔中传输。边带模式ω_±1,ω_±2,和ω_±3以30.4MHz的频率进行相位调制，以产生滤波腔和平衡零差探测的误差信号。边带模式ω_±4以45.2MHz的频率进行相位调制，以产生滤波腔和平衡零差探测的误差信号。

信息编码系统6的详细光路如图6所示，经过光电振幅调制器40和光电位相调制器41进行信息编码。

本地振荡光制备系统7的详细光路图如图7所示，采用各自独立的高频光电调制器，调制频率分别为3.325GHz、6.65GHz、9.975GHz和13.3GHz，以产生相应的本地振荡光。每个输出光束通过相应的本地振荡光光学模式清洁器，以去除不需要的载波和传输相应的边带分量。每个本地振荡光光锁定回路锁定对应模式的本地振荡光光学模式清洁器，所有本地振荡光光学模式清洁器均从反射端提取误差信号。其中每个本地振荡光光学模式清洁器由两个平面镜和一个曲面镜组成，其往返长度为232.0mm，曲面腔镜的透射率为0.008％，曲率半径为1.0米。两个平面镜的功率透射率为0.5％，对应的精细度值为620，线宽为2MHz。本地振荡光光学模式清洁器的谐振边带的功率传输为81％(载波和非谐振边带的功率传输小于0.001％)，载波和其他边带模式的抑制因子约为105。一束光经过高频光电调制器，进入本地振荡光光学模式清洁器，制备出本地振荡光，本地振荡光光学模式清洁器输出端输出光束的1％进入探测器

经本地振荡光锁定回路与本地振荡光光学模式清洁器上的压电陶瓷相连，稳定本地振荡光光学模式清洁器的腔长。应该指出的是，所有上述检测器都是具有高Q值的共振型光电检测器。正边带本地振荡光光学模式清洁器与正边带本地振荡光谐振，它传输正边带本地振荡光，并反射载波场和负边带本地振荡光。负边带本地振荡光光学模式清洁器位于正边带本地振荡光光学模式清洁器的反射端。负边带本地振荡光光学模式清洁器与负边带本地振荡光谐振，它传输负边带本地振荡光，并反射载波场。两个本地振荡光光学模式清洁器分别产生正边带本地振荡光和负边带本地振荡光。本地振荡光光学模式清洁器的线宽(自由光谱范围(FSR))为2MHz(1.29GHz)。正负边带本地振荡光用作每个平衡零拍探测的本地振荡光。

在Alice端，振幅调制信号和相位调制信号在边带模式ω₊₁、ω₊₂、ω₊₃和ω₊₄上调制，然后独立发送到Bob端。四种边带模式ω_-1,ω_-2，ω_-3和ω_-4通过一个量子通道发送到Bob端，解复用后分别分配给四个用户。然后，四个用户分别在四个边带模式ω_-1,ω_-2,ω_-3和ω_-4的帮助下，对边带模式ω₊₁、ω₊₂、ω₊₃和ω₊₄承载的信号进行解码。解码由四组平衡零差检测器执行。

图8是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的平衡零拍探测系统的详细光路图；

图9是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置的多级边带纠缠模式ω_±1,ω_±2,ω_±3,ω_±4之间的振幅和以及相位差分量之间的相关噪声测量，表征存在很强的纠缠特性；

图10是本发明一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置中，利用多级纠缠边带模式进行量子通信的测试结果，结果表明多边带纠缠模式可以进行突破经典噪声极限的高容量量子通信。

本申请方案根据非线性晶体的相位匹配带宽，我们期望利用当前的单个量子资源——量子压缩光源中，提取数百个纠缠边带模式对；对应第i级纠缠模式对，用户A_i通过信息编码系统将信息编码在每个纠缠模式对的正边带模式上，接着通过量子通道传输每个纠缠模式对的负边带模式到用户B_j，用户B_j通过对正负边带模式进行联合测量实现编码信息解码，进而实现量子通信。通过空间分离百个信道可进行信道复用的量子通信方案。

本申请方案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号存在纠缠特性，故量子通信具有很高安全性以及量子信道的通信容量以及信噪比可以突破相应的散粒噪声限制。

本申请方案实现了基于可扩展的纠缠模式对进行信道复用的量子通信方案，通过增加经典传统设备，例如光学滤波腔数量等，就可以扩展到数百个复用信道，可以进行多用户量子通信。若结合时域复用的优势，根据经典通信中使用的技术，信道复用的数量有望扩展到前所未有的水平。

本申请方案中，宽带压缩态光场作为唯一量子资源，并产生多纠缠边带模式，此装置可以进行纠缠边带模式的稳定控制。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。这样多个用户可以在没有来自彼此的串扰的情况下访问信息。该装置的获得为提高通信系统的信道容量开辟了一条新路，为量子信息科学以及量子光学技术发展提供有效实验方案和基础。

总之，本申请方案设计的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置具有高信道容量、节省量子资源和串扰低等优点，具有重要的应用价值。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：包括有相干激光系统(1)、量子压缩光源(2)、辅助光制备系统(3)、正边带滤波系统(4)、负边带滤波系统(5)、信息编码系统(6)、本地振荡光制备系统(7)、平衡零拍探测系统(8)，所述相干激光系统(1)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(4)和负边带滤波系统(5)在空间上分开，正边带滤波系统(4)经过信息编码系统进行信息编码，正边带滤波系统(4)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(5)，所述正边带滤波系统(4)包括第四锁定回路(21)、第一正边带锁定回路(22)、第二正边带锁定回路(23)...第i正边带锁定回路(24)，第一正边带滤波腔(25)、第二正边带滤波腔(26)...第i正边带滤波腔(27)，探测器PD₊₁(28)，PD₊₂(29)...以及PD_+i(30)，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(5)，所述负边带滤波系统(5)包括第一负边带锁定回路(31)，第二负边带锁定回路(32)...第j负边带锁定回路(33)，第一负边带滤波腔(34)，第二负边带滤波腔(35)...第j负边带滤波腔(36)，探测器PD_-1(37)，PD_-2(38)...以及PD_-j(39)，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，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(8)探测，最后，将多个探测结果联合测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：所述相干激光系统(1)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。

3.根据权利要求1所述的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：所述量子压缩光源(2)由第一低频光电调制器(9)、倍频腔(10)、光学参量腔(11)、泵浦光与种子光移相器(12)、探测器PD₁(13)、PD₂(14)、隔离器(15)组成，所述量子压缩光源(2)由第一锁定回路(16)、第二锁定回路(17)、第三锁定回路(18)构成，所述第一锁定回路(16)锁定倍频腔(10)腔长，所述第二锁定回路(17)锁定光学参量腔(11)腔长，所述第三锁定回路(18)锁定泵浦光与种子光的相对位相。

4.根据权利要求1所述的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：所述辅助光制备系统(3)包括高频光电调制器(19)和微波驱动源(20)，相干激光经过被微波驱动源(20)驱动的高频光电调制器(19)产生辅助光，当微波驱动源(20)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。

5.根据权利要求1所述的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：所述信息编码系统(6)包括振幅调制器(40)和位相调制器(41)。

6.根据权利要求1所述的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：所述本地振荡光制备系统(7)包括第二光电调制器(42)，高频光电调制器①(43)，高频光电调制器②(44)...高频光电调制器k(45)，第一正边带本地振荡光光学模式清洁器(46)，第一负边带本地振荡光光学模式清洁器(47)，第二正边带本地振荡光光学模式清洁器(48)，第二负边带本地振荡光光学模式清洁器(49)...第m正边带本地振荡光光学模式清洁器(50)，第m负边带本地振荡光光学模式清洁器(51)、探测器

所述本地振荡光制备系统(7)由第一正边带本地振荡光锁定回路(52)，第一负边带本地振荡光锁定回路(53)，第二正边带本地振荡光锁定回路(54)，第二负边带本地振荡光锁定回路(55)...第m正边带本地振荡光锁定回路(56)，第m负边带本地振荡光锁定回路(57)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。

7.根据权利要求1所述的一种基于多纠缠边带模式的量子通信装置，其特征在于：平衡零拍探测系统(8)包括第一正边带平衡零拍探测器(64)，第一负边带平衡零拍探测(65)，第二正边带平衡零拍探测器(66)，第二负边带平衡零拍探测(67)…第n正边带平衡零拍探测器(68)，第n负边带平衡零拍探测(69)，每个平衡零拍探测器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。

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