CN114384779A - 基于量子纠缠全息技术的加解密方法及系统 - Google Patents

基于量子纠缠全息技术的加解密方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用纠缠光子全息技术实现信息加解密的方法及系统，其利用量子纠缠全息技术代替传统全息实现信息的加密过程，物光和参考光无需实现重合，重建过程仅需要数值计算即可，从而能够解决传统全息加密技术在解密过程中存在的零阶衍射项噪声污染问题。同时，本发明的加解密方案还可以具有良好的鲁棒性，以及获得改善的系统杂抗散光干扰能力。

Description

基于量子纠缠全息技术的加解密方法及系统
技术领域
本发明涉及信息安全和信息光学技术领域，具体涉及一种利用纠缠光子全息技术实现信息加解密的方法及系统。
背景技术
时代的发展给信息交流带来便利的同时，信息的安全同样面临极大的威胁，信息的安全关乎国家的安全。传统的信息加密手段主要是对信息进行编码数字化，利用数字化手段对信息进行保护，但是信息加密手段同样有着多样性要求。利用光学的方法进行加密的研究由来已久，在1992年全息技术被应用到信息安全领域，1996年正式提出了全息加密的概念，随后全息加密技术获得了全面发展。现有的全息加密技术有数字全息术、菲涅尔全息术、计算全息术等。
在传统光学全息过程中，物光和参考光必须在全息干板或者CCD上重合，发生干涉从而生成全息图。传统全息加密在信息重建时，不得不面临零阶衍射项带来的噪声污染问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种利用纠缠光子全息技术实现信息加解密的方法及系统，其利用量子纠缠全息技术代替传统全息实现信息的加密过程，物光和参考光无需实现重合，重建过程仅需要数值计算即可，从而能够解决传统全息加密技术在解密过程中存在的零阶衍射项噪声污染问题。同时，本发明的加解密方案还可以具有良好的鲁棒性，以及获得改善的系统杂抗散光干扰能力。
具体而言，本发明的第一方面涉及一种基于量子纠缠全息技术的加密模块，其包括纠缠源单元、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一探测单元和第二探测单元；
所述纠缠源单元用于生成偏振纠缠光子对，其包括第一纠缠光子和第二纠缠光子；
所述第一空间光调制器被设置用于对所述第一纠缠光子进行编码，其中，根据加密信息设置所述第一空间光调制器中像素的调制相位ψa；
所述第二空间光调制器被设置用于对所述第二纠缠光子进行编码，其中，所述第二空间光调制器中像素的调制相位ψb分别设为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，ψ0为所述纠缠光子对生成过程中的静态相位失真；
所述第一探测单元被设置用于对经编码的第一纠缠光子进行探测，获得第一光强信息Ia；
所述第二探测单元被设置用于对分别在调制相位-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)下编码的第二纠缠光子进行探测，获得第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2。
进一步地，所述纠缠源单元包括泵浦光源和纠缠源；
所述泵浦光源用于产生泵浦光；
所述纠缠源用于利用所述泵浦光生成所述偏振纠缠光子对。
优选地，本发明的加密模块还可以包括偏振控制单元、滤波单元和准直单元中的一个或多个；
所述偏振控制单元被设置用于对所述泵浦光进行偏振控制；
所述滤波单元被设置用于对所述偏振纠缠光子对进行滤波；
所述准直单元被设置用于对所述纠缠光子进行准直。
可选地，所述偏振控制单元为半波片，所述滤波单元为滤波片，所述准直单元为准直透镜。
进一步地，所述探测单元包括偏振片和EMCCD相机。
本发明的第二方面涉及一种基于量子纠缠全息技术的加解密系统，其包括上述加密模块，以及解密模块。
在加密模块中，所述第一空间光调制器被进一步设置成在时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内保持不变；
所述第一探测单元被进一步设置成分别在所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，所述强度图像包含有所述第一光强信息Ia；
所述解密模块被设置用于根据
Figure BDA0003449356040000031
分别计算所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2，其中，N为所述时间内获取的强度图像帧数，Il(K1)和Il(K2)分别为所述时间内获取的第I帧强度图像中，由所述第一空间光调制器中的像素K调制的第一纠缠光子的第一光强信息和与第一纠缠光子关联的第二纠缠光子的第二光强信息；根据ψa＝arg[R0-Rπ+i(Rπ/2-R3π/2)]，计算所述像素K的调制相位ψa；以及根据所述调制相位ψa，获得由所述像素K编码的加密信息。
本发明的第三方面涉及一种基于量子纠缠全息技术的加密方法，其包括以下步骤：
生成偏振纠缠光子对，其包括第一纠缠光子和第二纠缠光子；
根据加密信息设置第一空间光调制器中像素的调制相位ψa，利用所述第一空间光调制器对所述第一纠缠光子进行编码，并获取经编码的第一纠缠光子的第一光强信息Ia；
同时，分别将第二空间光调制器中像素的调制相位ψb设置为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，利用所述第二空间光调制器对所述第二纠缠光子进行编码，并获取经编码的第二纠缠光子的第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2，ψ0为纠缠光子对生成过程中的静态相位失真。
本发明的第四方面涉及一种基于量子纠缠全息技术的加解密方法，其包括加密步骤和解密步骤；
在所述加密步骤中，根据加密信息设置第一空间光调制器中像素的调制相位ψa；
分别在时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，保持所述第一空间光调制器不变，利用所述第一空间光调制器对纠缠光子对中的第一纠缠光子进行编码，并获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，其中，所述强度图像包含有所述第一纠缠光子的第一光强信息Ia；
同时，分别在所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，将第二空间光调制器中像素的调制相位ψb设为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，利用所述第二空间光调制器对纠缠光子对中的第二纠缠光子进行编码，并获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，其中，所述强度图像包含有所述第二纠缠光子的第二光强信息Ib，ψ0为纠缠光子对生成过程中的静态相位失真；
在所述解密步骤中，根据
Figure BDA0003449356040000041
分别计算所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2，其中，N为所述时间内获取的强度图像帧数，Il(K1)和Il(K2)分别为所述时间内获取的第I帧强度图像中，由所述第一空间光调制器中的像素K调制的第一纠缠光子的第一光强信息和与第一纠缠光子关联的第二纠缠光子的第二光强信息；
根据ψa＝arg[R0-Rπ+i(Rπ/2-R3π/2)]，计算所述像素K的调制相位ψa；以及.
根据所述调制相位ψa，获得由所述像素K编码的加密信息。
进一步地，与调制相位ψa＝0对应的编码值为0，与调制相位ψa＝π对应的编码值为1。
优选地，本发明的加解密方法还可以包括：利用泵浦光生成所述纠缠光子对的步骤；以及/或者，对所述纠缠光子对进行滤波的步骤；以及/或者，对所述纠缠光子进行准直的步骤。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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来获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的基于量子纠缠全息技术的加解密系统的一种示例；
图2示出了根据本发明的基于量子纠缠全息技术的加密过程的一种示例；
图3示出了利用本发明的基于量子纠缠全息技术的加密过程获得的强度图像的一种示例。
具体实施方式
在下文中，本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此，本发明不限于本文公开的实施例。
根据本发明，基于量子纠缠全息技术的加解密系统可以包括加密模块和解密模块。
在本发明的加密模块中，借助空间光调制器，以相位形式根据加密信息在纠缠光子上进行编码，并利用同一纠缠光子对中的两个纠缠光子进行全息成像，由此实现对信息的全息加密。
图1示出了根据本发明的基于量子纠缠全息技术的加解密系统的一种示例。
如图1所示，加密模块可以包括纠缠源单元、第一空间光调制器(SLM Alice)、第二空间光调制器(SLM Bob)、第一探测单元和第二探测单元。
纠缠源单元用于生成偏振纠缠光子对，其包括第一纠缠光子和第二纠缠光子。
作为示例，如图1所示，纠缠源单元可以包括泵浦光源、偏振控制单元和纠缠源。
泵浦光源用于生成泵浦光，其例如可以为激光器的形式。
偏振控制单元用于对泵浦光进行偏振控制，其例如可以为半波片的形式。
纠缠源用于利用泵浦光生成偏振纠缠光子对，其例如可以为I型参量转换纠缠源。
在一种示例中，泵浦光源可以输出V偏振光形式的泵浦光，作为偏振控制单元的半波片将泵浦光的偏振态旋转45°后进入纠缠源，纠缠源基于I型参量转换过程，利用该泵浦光生成偏振纠缠光子对。
如图1所示，第一和第二空间光调制器分别用于对第一和第二纠缠光子进行编码。
在纠缠源单元与空间光调制器之间，还优选可以设置滤波单元，用于对纠缠光子进行滤波，以去除泵浦光成分。
作为示例，滤波单元可以包括滤波片，如图1所示。
进一步地，还可以优选在纠缠源单元与空间光调制器之间设置准直单元，用于将纠缠光子准直进入空间光调制器。
作为示例，准直单元可以包括准直透镜，如图1所示。
空间光调制器可以具有一个或多个像素，由此允许借助空间光调制器同时实现多个加密信息的编码。
在本发明中，可以根据加密信息(例如0或1)，为第一空间光调制器中的各个像素设置相对应的调制相位ψa。例如，当通过某个像素实现加密信息0的编码时，可以为该像素设置ψa＝0的调制相位；当通过像素实现加密信息1的编码时，可以为该像素设置ψa＝π的调制相位。
因此，当第一纠缠光子经过第一空间光调制器中的某个像素之后，其相位会受到该像素的调制，由此获得相应的编码。
第一探测单元设置在第一空间光调制器后方，用于对经编码的第一纠缠光子进行探测，获取其光强信息，即“第一光强信息Ia”。
作为示例，第一探测单元可以包括偏振片和EMCCD相机，例如EMCCDa。此时，EMCCDa可以生成第一纠缠光子的强度图像，其中包含有第一光强信息Ia。
为实现加密信息的全息加密，在根据加密信息设置第一空间光调制器中各像素的调制相位ψa之后，可以在一段时间T＝T0+Tπ/2+Tπ+T3π/2内，保持第一空间光调制器不变，获取多个第一纠缠光子的第一光强信息Ia，例如由EMCCDa生成多帧强度图像。
例如，第一探测单元可以分别在时间T0内获取N0帧强度图像，在时间Tπ/2内获取Nπ/2帧强度图像，在时间Tπ内获取Nπ帧强度图像，以及在时间T3π/2内获取N3π/2帧强度图像。
在利用第一空间光调制器对第一纠缠光子进行编码的同时，第二空间光调制器也对同一纠缠光子对中的第二纠缠光子进行编码。
与第一空间光调制器中根据加密信息设置像素的调制相位ψa不同，在第一空间光调制器对第一纠缠光子进行编码的时间T内，分别在四个时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，为第二空间光调制器中的像素设置预设的四种调制相位ψb，以对第二纠缠光子提供不同的编码，并借助第二探测单元对其进行探测，获取第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2。例如，可以由EMCCDb生成多帧强度图像，其包含有第二纠缠光子的第二光强信息Ib。
例如，在时间T0内，第二空间光调制器中像素的调制相位ψb被设置为-ψ0，ψ0为所述纠缠光子对生成过程中的静态相位失真。因此，第二空间光调制器可以将第二纠缠光子的相位调制为ψb+ψ0＝0。
第二探测单元对第二纠缠光子进行探测，在时间T0内将同样会获得N0帧强度图像，其包含有经第二空间光调制器编码的第二纠缠光子的第二光强信息I0。
至此，本领域技术人员能够理解，在时间T0内的不同时刻，不同的第一纠缠光子可能到达第一空间光调制器中的不同像素，由此形成不同的编码。因此，在时间T0内形成的N0帧强度图像，不同的图像帧可能包含有对应第一空间光调制器中不同像素的第一光强信息。
由于经第二空间光调制器编码并被第二探测单元所探测的第二纠缠光子与第一纠缠光子来自同一纠缠光子对，因此，对应于由第一纠缠光子形成的N0帧强度图像中的每一帧，在由第二纠缠光子形成的N0帧强度图像中均存在与之关联的图像帧。例如，当由某个第一纠缠光子在EMCCDa中形成强度图像帧I时，与之关联的第二纠缠光子也相应地在EMCCDb中形成强度图像帧I。
类似地，在时间Tπ/2内，第二空间光调制器中像素的调制相位ψb被设置为-ψ0+π/2。因此，第二空间光调制器可以将第二纠缠光子的相位调制为π/2。
第二探测单元对第二纠缠光子进行探测，在时间Tπ/2内将同样会获得Nπ/2帧强度图像，其包含有经第二空间光调制器编码的第二纠缠光子的第二光强信息Iπ/2。
在时间Tπ内，第二空间光调制器中像素的调制相位ψb被设置为-ψ0+π。因此，第二空间光调制器可以将第二纠缠光子的相位调制为π。
第二探测单元对第二纠缠光子进行探测，在时间Tπ内将同样会获得Nπ帧强度图像，其包含有经第二空间光调制器编码的第二纠缠光子的第二光强信息Iπ。
在时间T3π/2内，第二空间光调制器中像素的调制相位ψb被设置为-ψ0+3π/2。因此，第二空间光调制器可以将第二纠缠光子的相位调制为3π/2。
第二探测单元对第二纠缠光子进行探测，在时间T3π/2内将同样会获得N3π/2帧强度图像，其包含有经第二空间光调制器编码的第二纠缠光子的第二光强信息I3π/2。
由此，通过将第一空间光调制器中的加密信息转换为多帧强度图像，获取第一光强信息Ia以及第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2，可以实现加密信息的全息加密过程。与传统的全息加密不同，本发明通过纠缠方式实现全息加密，两路光信号无需重合。
由于采用只改变H方向相位的空间光调制器而言，纠缠光子对可以用以下公式进行表征：
Figure BDA0003449356040000091
其中，k为给定的光子动量，ψ0为纠缠光子对产生过程中静态的相位失真，ψa为第一空间光调制器提供的调制相位，ψb为第二空间光调制器提供的调制相位。
因此，当第二空间光调制器在第二纠缠光子上提供-ψ0的调制相位时，上式可以表述为：
Figure BDA0003449356040000092
此时，当调制相位ψa＝0时，|VV＞+|HH＞编码值为0，即可以表示比特“0”，而调制相位ψa＝π时，|VV＞-|HH＞编码值为1，即可表示比特“1”。在这种加密方式下，借助第一空间光调制器(像素)对待加密信息进行编码之后，则只要重建获得调制相位ψa便可以得到加密信息。
并且，假设在图1所示光路中引入随机相位扰动φ，则纠缠光子对可以表述为：
Figure BDA0003449356040000093
由于加密信息是在H子空间进行编码的，随机相位扰动φ对偏振不敏感，所以这种随机相位扰动并不会对编码信息产生影响。由此可见，借助本发明的加密系统对成像路径中出现的相位动态漂移和退相干具有良好的鲁棒性。
图2示出了根据本发明的基于量子纠缠全息技术的加密过程的一种示例。
如图2所示，第一空间光调制器利用ψa＝0来编码图形U，利用ψa＝π编码图形F。
第一探测单元中的EMCCDa记录第一纠缠光子通过偏振片后的第一光强信息Ia。
在第一空间光调制器保持不变的情况下，使第二空间光调制器的调制相位分别为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，并分别利用第二探测单元中的EMCCDb记录第二纠缠光子的第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2。
此时，在持续预设时间(例如T0)之后，分别由EMCCDa和EMCCDb获取例如N0帧强度图像，由此记录第一光强信息Ia和第二光强信息I0，如图3所示。从图3中可以看出，探测单元无法记录空间光调制器在纠缠光子上实现的调制相位信息，由此便实现了加密功能。
借助本发明的上述加密过程，不同于现有技术，本发明在解密过程中无需借助物光和参考光进行光路重建，可以利用第一光强信息Ia和第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2，计算获取第一空间光调制器中像素的调制相位ψa，并据此获知该像素上的加密信息，例如0或1。
具体而言，可以根据公式
Figure BDA0003449356040000101
分别计算所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2。其中，N为相应时间内获取的强度图像帧数，Il(K1)和Il(K2)分别为相应时间内获取的第I帧强度图像中，由第一空间光调制器中的像素K调制的第一纠缠光子的第一光强信息和与第一纠缠光子关联的第二纠缠光子的第二光强信息。
例如，为计算第一光强信息Ia和第二光强信息I0的强度相关系数R0，N将取值为N0。根据公式
Figure BDA0003449356040000102
则可以计算获得与第一空间光调制器中的像素K相关的强度相关系数R0。
在计算获得与第一空间光调制器中的像素K相关的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2之后，则可以根据公式ψa＝arg[R0-Rπ+i(Rπ/2-R3π/2)]，计算像素K的调制相位ψa。
由此，可以根据调制相位ψa，确定用于像素K的编码的加密信息，例如0或1。
借助上述计算过程，可以获得第一空间光调制器上所有像素的调制相位，由此解密用于第一空间光调制器的编码的全部加密信息。
综上可见，相较于传统全息加密方式，本发明采用量子纠缠光子对的远程干涉过程来实现信息加密，无需实现两路光的重合，光路设计更简单灵活，且完全避免了传统全息信息重建过程中，零阶衍射项噪声问题。此外，在本发明的加解密过程中，相位信息的编码和解码过程都在子空间中实现，该子空间对成像路径中出现的相位动态漂移和退相干具有良好的鲁棒性；同时，借助量子照明方法，可以提高系统杂抗散光干扰的能力。
同时，本发明还公开了一种基于量子纠缠全息技术的加解密方法，其包括加密步骤和解密步骤。
加密步骤用于同时利用两个空间光调制器分别对纠缠光子对的两个纠缠光子进行相位编码，借助空间光调制器将加密信息转换为光强信息，例如强度图像，由此实现信息的全息加密。
具体而言，在加密步骤中，可以根据加密信息设置第一空间光调制器中像素的调制相位ψa。
然后，分别在时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，保持第一空间光调制器不变，利用第一空间光调制器对纠缠光子对中的第一纠缠光子进行编码，并获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，其中，强度图像包含有所述第一纠缠光子的第一光强信息Ia。
同时，分别在时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，将第二空间光调制器中像素的调制相位ψb设为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，利用第二空间光调制器对纠缠光子对中的第二纠缠光子进行编码，并获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，其中，强度图像包含有所述第二纠缠光子的第二光强信息Ib。
由此，借助分别包含第一和第二光强信息的(N0+Nπ/2+Nπ+N3π/2)帧强度图像，实现了对信息的全息加密。
解密步骤用于基于加密步骤获取的第一和第二光强信息，借助强度相关运算实现加密信息的解密。
具体而言，可以根据公式
Figure BDA0003449356040000111
分别计算时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2，其中：N为相应时间内获取的强度图像帧数(例如N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2)，Il(K1)和Il(K2)分别为相应时间内获取的第I帧强度图像中，由第一空间光调制器中的像素K调制的第一纠缠光子的第一光强信息和与第一纠缠光子关联的第二纠缠光子的第二光强信息。
然后，可以根据公式ψa＝arg[R0-Rπ+i(Rπ/2-R3π/2)]，通过计算得到第一空间光调制器中像素K的调制相位ψa，并根据调制相位ψa确定用于像素K编码的加密信息，由此，实现用于第一空间光调制器的编码的加密信息的解密。
根据本发明，当第一空间光调制器中的像素被用于编码“0”时，可以将在该像素上设置调制相位ψa＝0；当第一空间光调制器中的像素被用于编码“1”时，可以将在该像素上设置调制相位ψa＝π。
进一步地，本发明还可以包括利用泵浦光生成用于全息加密的偏振纠缠光子对。
优选地，在纠缠光子进入空间光调制器之前，还可以对纠缠光子进行滤波，以去除例如泵浦光成分。
优选地，可以例如借助准直透镜将纠缠光子准直进入空间光调制器的步骤。
尽管前面结合附图通过具体实施例对本发明进行了说明，但是，本领域技术人员容易认识到，上述实施例仅仅是示例性的，用于说明本发明的原理，其并不会对本发明的范围造成限制，本领域技术人员可以对上述实施例进行各种组合、修改和等同替换，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于量子纠缠全息技术的加密模块，其包括纠缠源单元、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一探测单元和第二探测单元；
所述纠缠源单元用于生成偏振纠缠光子对，其包括第一纠缠光子和第二纠缠光子；
所述第一空间光调制器被设置用于对所述第一纠缠光子进行编码，其中，根据加密信息设置所述第一空间光调制器中像素的调制相位ψa；
所述第二空间光调制器被设置用于对所述第二纠缠光子进行编码，其中，所述第二空间光调制器中像素的调制相位ψb分别设为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，ψ0为所述纠缠光子对生成过程中的静态相位失真；
所述第一探测单元被设置用于对经编码的第一纠缠光子进行探测，获得第一光强信息Ia；
所述第二探测单元被设置用于对分别在调制相位-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)下编码的第二纠缠光子进行探测，获得第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2。
2.如权利要求1所述的加密模块，其中，所述纠缠源单元包括泵浦光源和纠缠源；
所述泵浦光源用于产生泵浦光；
所述纠缠源用于利用所述泵浦光生成所述偏振纠缠光子对。
3.如权利要求2所述的加密模块，其还包括偏振控制单元、滤波单元和准直单元中的一个或多个；
所述偏振控制单元被设置用于对所述泵浦光进行偏振控制；
所述滤波单元被设置用于对所述偏振纠缠光子对进行滤波；
所述准直单元被设置用于对所述纠缠光子进行准直。
4.如权利要求3所述的加密模块，其中，所述偏振控制单元为半波片，所述滤波单元为滤波片，所述准直单元为准直透镜。
5.如权利要求1所述的加密模块，其中，所述探测单元包括偏振片和EMCCD相机。
6.一种基于量子纠缠全息技术的加解密系统，其包括如权利要求1-5中任一项所述的加密模块，以及解密模块；
所述第一空间光调制器被进一步设置成在时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内保持不变；
所述第一探测单元被进一步设置成分别在所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，所述强度图像包含有所述第一光强信息Ia；
所述解密模块被设置用于根据
Figure FDA0003449356030000021
分别计算所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2，其中，N为所述时间内获取的强度图像帧数，Il(K1)和Il(K2)分别为所述时间内获取的第I帧强度图像中，由所述第一空间光调制器中的像素K调制的第一纠缠光子的第一光强信息和与第一纠缠光子关联的第二纠缠光子的第二光强信息；根据ψa＝arg[R0-Rπ+i(Rπ/2-R3π/2)]，计算所述像素K的调制相位ψa；以及根据所述调制相位ψa，获得由所述像素K编码的加密信息。
7.一种基于量子纠缠全息技术的加密方法，其包括以下步骤：
生成偏振纠缠光子对，其包括第一纠缠光子和第二纠缠光子；
根据加密信息设置第一空间光调制器中像素的调制相位ψa，利用所述第一空间光调制器对所述第一纠缠光子进行编码，并获取经编码的第一纠缠光子的第一光强信息Ia；
同时，分别将第二空间光调制器中像素的调制相位ψb设置为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，利用所述第二空间光调制器对所述第二纠缠光子进行编码，并获取经编码的第二纠缠光子的第二光强信息I0、Iπ/2、Iπ、I3π/2，ψ0为纠缠光子对生成过程中的静态相位失真。
8.一种基于量子纠缠全息技术的加解密方法，其包括加密步骤和解密步骤；
在所述加密步骤中，根据加密信息设置第一空间光调制器中像素的调制相位ψa；
分别在时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，保持所述第一空间光调制器不变，利用所述第一空间光调制器对纠缠光子对中的第一纠缠光子进行编码，并获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，其中，所述强度图像包含有所述第一纠缠光子的第一光强信息Ia；
同时，分别在所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内，将第二空间光调制器中像素的调制相位ψb设为-ψ0、(-ψ0+π/2)、(-ψ0+π)、(-ψ0+3π/2)，利用所述第二空间光调制器对纠缠光子对中的第二纠缠光子进行编码，并获取N0、Nπ/2、Nπ、N3π/2帧强度图像，其中，所述强度图像包含有所述第二纠缠光子的第二光强信息Ib，ψ0为纠缠光子对生成过程中的静态相位失真；
在所述解密步骤中，根据
Figure FDA0003449356030000031
分别计算所述时间T0、Tπ/2、Tπ、T3π/2内的强度相关系数R0、Rπ/2、Rπ、R3π/2，其中，N为所述时间内获取的强度图像帧数，Il(K1)和Il(K2)分别为所述时间内获取的第I帧强度图像中，由所述第一空间光调制器中的像素K调制的第一纠缠光子的第一光强信息和与第一纠缠光子关联的第二纠缠光子的第二光强信息；
根据ψa＝arg[R0-Rπ+i(Rπ/2-R3π/2)]，计算所述像素K的调制相位ψa；以及，
根据所述调制相位ψa，获得由所述像素K编码的加密信息。
9.如权利要求8所述的加解密方法，其中，与调制相位ψa＝0对应的编码值为0，与调制相位ψa＝π对应的编码值为1。
10.如权利要求8所述的加解密方法，其还包括：
利用泵浦光生成所述纠缠光子对的步骤；以及/或者，
对所述纠缠光子对进行滤波的步骤；以及/或者，
对所述纠缠光子进行准直的步骤。
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