CN113472454A - 基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，利用非线性微腔内的多泵浦自发非线性效应实现梳状分布、通道混叠的多波长纠缠光子输出，将频率等间隔、两两配对的纠缠单光子通过密集波分复用系统分发到不同点位，借助波分复用手段和多泵浦非线性效应产生的多种纠缠关联为不同点位布设的量子传感器建立量子态传输信道，此时在任意点位通过单光子探测器都能获取其它点位的量子传感信息，实现拓扑可变分布式量子传感网络功能。本发明利用独立的量子网络服务器、多点布设的量子干涉仪和按需控制的单光子探测器实现量子通信网络向量子传感网络的过渡，拓展了量子通信网络的应用范畴，为量子互联网构建和量子信息技术一体融合提供了解决方案。

Description

基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法

技术领域

本发明属于非线性光学、量子探测、量子通信与量子网络的交叉学科领域，具体是指一种利用非线性微腔内的多泵浦自发非线性效应实现频域梳状分布且通道混叠的纠缠光子输出、通过密集波分复用系统和波长无关量子干涉仪构建量子传感网络的方法，尤其涉及一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法、系统及存储介质。

背景技术

量子作为能量的基本单元，具有不可分离特性；根据量子力学中的海森堡测不准原理，无法在测量之前准确获得一个未知量子的全部状态信息；根据量子不可克隆原理，无法全维度准确复制一个已经被测量的量子的全部状态信息。基于以上原理，以量子作为信息传输载体的量子通信技术，能够有效规避分离窃听、预测伪造等信道攻击手段。量子通信系统除具备数学可证明安全性外，还是量子时间同步网络、分布式量子精密测量系统、分布式量子计算系统不可或缺的重要组成部分，究其本源，上述三种应用都需要保真无损地传递量子态，这一需求只有量子通信系统能够满足。

近年来，以量子干涉仪为代表的量子精密测量技术飞速发展，为突破经典瓶颈、触及海森堡极限提供有力支撑。现阶段量子精密测量系统只能支持单一点位、单一物理量的测量，鉴于缺乏有效的网络化量子态传输手段，具有分布式协同感知能力的分布式量子传感网络尚不具备发展条件。

发明内容

基于现有技术的问题，本发明要解决的技术问题：如何构建拓扑可变全网协同的分布式量子传感网络，以低信道占有率实现高效量子传感器互联组网。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，利用非线性微腔的多泵浦自发非线性效应产生频率等间隔、两两配对、多通道混叠的纠缠单光子，根据多种非线性效应相位匹配条件和频域纠缠关联特性通过波分复用系统将不同波长的纠缠单光子分配到不同点位，在各点位布设量子传感器并通过纠缠光子与量子传感器的互作用、纠缠光子之间的关联性以及单光子探测实现不同点位量子传感信息的超距共享，构建拓扑可变全网协同的分布式量子传感网络。

为了达到上述效果，本发明提供的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，通过二阶非线性微腔中的多泵浦自发频率下转换效应或三阶非线性微腔中的多泵浦自发四波混频效应实现，借助微腔的带通滤波和谐振增强效应实现频域梳状分布、按波长成对分布的纠缠光子输出，利用多种非线性效应过程实现单一波长通道内光子与其它多个波长通道内光子建立纠缠关联的通道混叠特性；以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感；通过波分复用系统将不同波长的纠缠光子分发到不同传感点位并与量子传感器有效连接，通过纠缠光子之间的关联测量实现量子传感信息的多点位共享，在某一特定点位通过纠缠关联测量获取其它点位的传感信息，实现拓扑可变分布式量子传感组网功能。

优选的，上述方法通过波长无关量子干涉仪或其他量子精密测量手段，以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感。

优选的，上述方法在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理。

优选的，上述方法利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率。

优选的，上述量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器等设备探测解析。

优选的，上述波分复用根据各量子传感器点位分布按需设计网络拓扑，根据网络拓扑计算量子态传输链路的数量关系，将具备纠缠关联的单光子通过密集波分复用系统合并到同一光学路径并分发给对应点位的量子传感器，对于与其它多个波长通道内光子同时建立纠缠关联的某一特定波长通道毋须合并过程。

优选的，特定点位量子传感器通过波分复用系统将与不同点位量子传感器纠缠的光子分离至不同光学路径并分别通过单光子探测器探测，通过对探测结果进行时频分析即可获取全网量子传感信息。

优选的，上述量子传感网络中的网络用户为量子传感器，网络传递的信息主要是量子态，量子传感网络中任一点位的量子传感器能够通过单光子探测获取其它点位量子传感器的数据信息，量子传感信息传递过程兼容于所有量子通信系统具备的安全属性。

一种实现如上述基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法的系统，包括光学微腔、单光子探测器、时间分析仪、波分复用系统、量子干涉仪、多个波分复用系统以及量子传感器，通过光学微腔内的多泵浦自发非线性效应实现频域梳状分布的多波长纠缠光子输出，可利用二阶非线性介质微腔内的多泵浦自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的多泵浦自发四波混频效应实现，输出光子需具有较高的光谱亮度、在频域呈梳状分布、在时域具有一定的可预测性，在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理；通过波分复用系统构建量子网络服务器并按照量子传感网络拓扑将量子传感器互联入网，根据多种非线性效应导致的不同纠缠关联关系，将信号组和闲频组的各波长光子分发给不同点位量子传感器，使得任意两个量子传感器之间都至少共享一对纠缠光子，利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率；利用量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器探测，同时根据纠缠关联关系的测量结果在某一特定点位实现全网量子传感信息的全方位获取，通过改变波分复用系统的通道配置方案实现量子传感网络拓扑的按需修改，最终实现拓扑可调分布式量子传感网络功能。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。

一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明利用独立的量子网络服务器、多点布设的量子干涉仪和按需控制的单光子探测器实现量子通信网络向量子传感网络的过渡，拓展了量子通信网络的应用范畴，为量子互联网构建和量子信息技术一体融合提供了重要解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法示意图；

图2示出了本发明通道混叠量子传感组网方法基本原理图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供了一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法的实施例，通过二阶非线性微腔中的多泵浦自发频率下转换效应或三阶非线性微腔中的多泵浦自发四波混频效应实现，借助微腔的带通滤波和谐振增强效应实现频域梳状分布、按波长成对分布的纠缠光子输出，利用多种非线性效应过程实现单一波长通道内光子与其它多个波长通道内光子建立纠缠关联的通道混叠特性；以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感；通过波分复用系统将不同波长的纠缠光子分发到不同传感点位并与量子传感器有效连接，通过纠缠光子之间的关联测量实现量子传感信息的多点位共享，在某一特定点位通过纠缠关联测量获取其它点位的传感信息，实现拓扑可变分布式量子传感组网功能。

在一些实施例中，通过波长无关量子干涉仪或其他量子精密测量手段，以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感。

在一些实施例中，在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理。

在一些实施例中，利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率。

在一些实施例中，量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器等设备探测解析。

在一些实施例中，波分复用根据各量子传感器点位分布按需设计网络拓扑，根据网络拓扑计算量子态传输链路的数量关系，将具备纠缠关联的单光子通过密集波分复用系统合并到同一光学路径并分发给对应点位的量子传感器，对于与其它多个波长通道内光子同时建立纠缠关联的某一特定波长通道毋须合并过程。

在一些实施例中，特定点位量子传感器通过波分复用系统将与不同点位量子传感器纠缠的光子分离至不同光学路径并分别通过单光子探测器探测，通过对探测结果进行时频分析即可获取全网量子传感信息。

在一些实施例中，量子传感网络中的网络用户为量子传感器，网络传递的信息主要是量子态，量子传感网络中任一点位的量子传感器能够通过单光子探测获取其它点位量子传感器的数据信息，量子传感信息传递过程兼容于所有量子通信系统具备的安全属性。

本发明提供一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网的系统，包括光学微腔、单光子探测器、时间分析仪、波分复用系统、量子干涉仪、多个波分复用系统以及量子传感器，通过光学微腔内的多泵浦自发非线性效应实现频域梳状分布的多波长纠缠光子输出，可利用二阶非线性介质微腔内的多泵浦自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的多泵浦自发四波混频效应实现，输出光子需具有较高的光谱亮度、在频域呈梳状分布、在时域具有一定的可预测性，在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理；通过波分复用系统构建量子网络服务器并按照量子传感网络拓扑将量子传感器互联入网，根据多种非线性效应导致的不同纠缠关联关系，将信号组和闲频组的各波长光子分发给不同点位量子传感器，使得任意两个量子传感器之间都至少共享一对纠缠光子，利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率；利用量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器探测，同时根据纠缠关联关系的测量结果在某一特定点位实现全网量子传感信息的全方位获取，通过改变波分复用系统的通道配置方案实现量子传感网络拓扑的按需修改，最终实现拓扑可调分布式量子传感网络功能。

如图1所示，本发明提供了一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法的实施例，包括：

S101、通道混叠多波长纠缠光子的产生，主要通过二阶非线性微腔中的多泵浦自发频率下转换效应或三阶非线性微腔中的多泵浦自发四波混频效应实现，借助微腔的带通滤波和谐振增强效应实现频域梳状分布、按波长成对分布的纠缠光子输出，利用多种非线性效应过程实现单一波长通道内光子与其它多个波长通道内光子建立纠缠关联的通道混叠特性；

S102、量子传感器的布设，通过波长无关量子干涉仪等量子精密测量手段，以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感；

S103、量子传感网络的组建，通过波分复用系统将不同波长的纠缠光子分发到不同传感点位并与量子传感器有效连接，通过纠缠光子之间的关联测量实现量子传感信息的多点位共享，在某一特定点位通过纠缠关联测量获取其它点位的传感信息，实现拓扑可变分布式量子传感组网功能。

如图2所示，本发明展示了波分复用量子传感组网方法的实施例，包括：

(1)将两束泵浦光场耦合进入三阶非线性介质构成的微腔内并使泵浦光场和非线性微腔的两个谐振波长重合；两个泵浦波长独立驱动的简并自发四波混频效应产生的纠缠光子在频域沿泵浦波长轴对称分布，两个泵浦波长协同驱动的非简并自发四波混频效应产生的纠缠光子在频域研两泵浦波长均值轴对称分布；微腔谐振除了对输出光谱产生滤波效果外，还针对谐振波长产生非线性增强效应使最终输出的多波长纠缠光子在频域呈现梳状分布，梳齿位置与微环谐振波长重合。

(2)沿泵浦波长左右轴对称分布的两通道光子能够建立纠缠关联，通过波分复用器，Ch5、Ch7、Ch2+Ch4、Ch8+Ch10波长通道内的纠缠光子发送给Alice、Bob、Charlie、Dave四个点位；到达各点位的纠缠光子通过可调谐迈克尔逊型量子干涉仪进行干涉测量，最终通过单光子探测器探测，将干涉仪的可调谐光程差同待传感物理量之间建立一一对应关系即完成了量子传感端设备构建。

(3)以某一点位为例，Alice处的干涉仪感受到待测物理量并改变量子干涉仪的光程差，此光程差可以由单光子探测器探测并通过时间分析仪解析，以单光子为物理量的量子干涉仪具有比经典干涉仪更高的灵敏度。通过三个不同的单光子探测器，Alice点位能够感知到Bob点位(借助Ch5-Ch7双泵浦自发四波混频效应产生的纠缠关联)、Charlie点位(借助Ch5-Ch4单泵浦自发四波混频效应产生的纠缠关联)和Dave点位(借助Ch5-CH10单泵浦自发四波混频效应产生的纠缠关联)的相对相位差，亦即随时能够获取其它三个点位的量子传感信息。需要注意的是，Alice虽然只占据了一个波长通道，但由于通道混叠纠缠光源产生了多种自发四波混频效应，Alice仍能通过这一个波长通道同其它三个用户建立纠缠关联。此外，图中展示出的是全互连量子传感网络，是所有网络拓扑中线路最多的一种。在实际应用中，如果需要改变拓扑结构，只需改变通道的分配方案。例如，要实现Alice-Bob-Charlie-Dave顺序链式拓扑的网络，只需给Alice、Bob、Charlie和Dave分别配置通道Ch5、Ch7、Ch2、Ch10。

本发明提供了一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法的实施例，包括：

S201、通过光学微腔内的多泵浦自发非线性效应实现频域梳状分布的多波长纠缠光子输出，可利用二阶非线性介质微腔内的多泵浦自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的多泵浦自发四波混频效应实现，输出光子需具有较高的光谱亮度、在频域呈梳状分布、在时域具有一定的可预测性，同时，在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理(即通道混叠)；

S202、通过波分复用系统构建量子网络服务器并按照量子传感网络拓扑将量子传感器互联入网，根据多种非线性效应导致的不同纠缠关联关系，将信号组和闲频组的各波长光子分发给不同点位量子传感器，使得任意两个量子传感器之间都至少共享一对纠缠光子，同时利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率；

S203、利用量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器探测，同时根据纠缠关联关系的测量结果在某一特定点位实现全网量子传感信息的全方位获取，通过改变波分复用系统的通道配置方案实现量子传感网络拓扑的按需修改，最终实现拓扑可调分布式量子传感网络功能。

本发明提供了一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法的实施例，利用非线性微腔的多泵浦自发非线性效应产生频率等间隔、两两配对、多通道混叠的纠缠单光子，根据多种非线性效应相位匹配条件和频域纠缠关联特性通过波分复用系统将不同波长的纠缠单光子分配到不同点位，在各点位布设量子传感器并通过纠缠光子与量子传感器的互作用、纠缠光子之间的关联性以及单光子探测实现不同点位量子传感信息的超距共享，构建拓扑可变全网协同的分布式量子传感网络。

在一些实施例中，纠缠单光子纠缠单光子实现方式利用二阶非线性介质微腔内的多泵浦自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的多泵浦自发四波混频效应实现，输出光子需具有较高的光谱亮度、在频域呈梳状分布、在时域具有一定的可预测性，同时，在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理(即通道混叠)；非线性介质包括但不限于铌酸锂、绝缘体上硅、氮化硅、碳化硅，微腔结构包括但不限于微环腔、微碟腔、微法帕腔等。不限定微腔的结构参数、多波长纠缠光子自由光谱范围以及噪声滤波实现方案等。

在一些实施例中，量子传感器主要基于量子精密测量原理，能够将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器等设备探测解析，量子传感器能够和量子通信系统互联，即量子传感器中的量子态信息能够通过量子通信系统传递到另一侧，且具有比经典传感器更高的精度和灵敏度；量子传感器的待检测物理量包括但不限于电场强度、磁场强度、重力场强度、角加速度。

在一些实施例中，量子载体包括但不限于光子、冷原子、离子和里德堡原子等，不限制量子传感器具体功能。

在一些实施例中，波分复用根据各量子传感器点位分布按需设计网络拓扑，根据网络拓扑计算量子态传输链路的数量关系，将具备纠缠关联的单光子通过密集波分复用系统合并到同一光学路径并分发给对应点位的量子传感器，对于与其它多个波长通道内光子同时建立纠缠关联的某一特定波长通道毋须合并过程；特定点位量子传感器通过波分复用系统将与不同点位量子传感器纠缠的光子分离至不同光学路径并分别通过单光子探测器探测，通过对探测结果进行时频分析即可获取全网量子传感信息。

在一些实施例中，量子传感网络的网络用户为量子传感器，网络传递的信息主要是量子态，量子传感网络中任一点位的量子传感器能够通过单光子探测获取其它点位量子传感器的数据信息，量子传感信息传递过程兼容于所有量子通信系统具备的安全属性。

在一些实施例中，不限定量子传感网络具体用途、点位布设和网络拓扑。

本发明还提供一种计算机可读存储介质的实施例，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机程序的实施例，该程序被处理器执行时实现上述方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

首先，本发明将量子纠缠分发网络和以量子干涉仪为代表的量子传感器进行融合，提出一种拓扑可调分布式量子传感网络的实现方法，该网络能够推动分布式量子信息系统长足发展，实现量子传感系统从单一点位到全网协同的升级。

其次，本发明提出的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，能够兼容量子通信网络高安全信息传输能力，提升分布式量子传感应用的安全性和可靠性。

最后，本发明所述量子传感组网方法具有较高的运行效率，对于四用户全互联量子传感网络来说，基于传统点对点量子通信组网方案至少需要12套量子通信设备和4套量子传感器，本发明只需一套量子网络服务器、6套单光子探测器(使用时分复用策略时只需4套)和4套量子传感器，随着分布式量子传感网络规模的提升，这一优势将更加明显。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，通过二阶非线性微腔中的多泵浦自发频率下转换效应或三阶非线性微腔中的多泵浦自发四波混频效应实现，借助微腔的带通滤波和谐振增强效应实现频域梳状分布、按波长成对分布的纠缠光子输出，利用多种非线性效应过程实现单一波长通道内光子与其它多个波长通道内光子建立纠缠关联的通道混叠特性；以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感；通过波分复用系统将不同波长的纠缠光子分发到不同传感点位并与量子传感器有效连接，通过纠缠光子之间的关联测量实现量子传感信息的多点位共享，在某一特定点位通过纠缠关联测量获取其它点位的传感信息，实现拓扑可变分布式量子传感组网功能。

2.根据权利要求1所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，所述方法通过波长无关量子干涉仪或其他量子精密测量手段，以量子为媒介实现特定点位、特定物理量的高精度传感。

3.根据权利要求1所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，所述方法在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理。

4.根据权利要求1所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，所述方法利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，所述量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器等设备探测解析。

6.根据权利要求1-5之一所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，所述波分复用根据各量子传感器点位分布按需设计网络拓扑，根据网络拓扑计算量子态传输链路的数量关系，将具备纠缠关联的单光子通过密集波分复用系统合并到同一光学路径并分发给对应点位的量子传感器，对于与其它多个波长通道内光子同时建立纠缠关联的某一特定波长通道毋须合并过程。

7.根据权利要求6所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，特定点位量子传感器通过波分复用系统将与不同点位量子传感器纠缠的光子分离至不同光学路径并分别通过单光子探测器探测，通过对探测结果进行时频分析即可获取全网量子传感信息。

8.根据权利要求1-7之一所述的基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法，其特征在于，所述量子传感网络中的网络用户为量子传感器，网络传递的信息主要是量子态，量子传感网络中任一点位的量子传感器能够通过单光子探测获取其它点位量子传感器的数据信息，量子传感信息传递过程兼容于所有量子通信系统具备的安全属性。

9.一种实现如权利要求1-8所述基于通道混叠纠缠光源的量子传感组网方法的系统，包括光学微腔、单光子探测器、时间分析仪、波分复用系统、量子干涉仪、多个波分复用系统以及量子传感器，通过光学微腔内的多泵浦自发非线性效应实现频域梳状分布的多波长纠缠光子输出，可利用二阶非线性介质微腔内的多泵浦自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的多泵浦自发四波混频效应实现，输出光子需具有较高的光谱亮度、在频域呈梳状分布、在时域具有一定的可预测性，在多种非线性效应的作用下，某一特定波长通道内的光子可能同其它多个波长通道内的光子建立纠缠管理；通过波分复用系统构建量子网络服务器并按照量子传感网络拓扑将量子传感器互联入网，根据多种非线性效应导致的不同纠缠关联关系，将信号组和闲频组的各波长光子分发给不同点位量子传感器，使得任意两个量子传感器之间都至少共享一对纠缠光子，利用单一波长通道内的光子与其它波长通道内光子同时建立纠缠关联这一通道混叠特性，尽量减少波长通道的占用率；利用量子传感器将待测量物理量转换为量子态并通过单光子探测器探测，同时根据纠缠关联关系的测量结果在某一特定点位实现全网量子传感信息的全方位获取，通过改变波分复用系统的通道配置方案实现量子传感网络拓扑的按需修改，最终实现拓扑可调分布式量子传感网络功能。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法。

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