(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111680764.6 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 济南量子技术研究院 地址 250101 山东省济南市高新区舜华路 747号 (72)发明人 林增森　周飞　王珂瑜　 (74)专利代理 机构 北京云嘉 湃富知识产权代理 有限公司 1 1678 代理人 程凌军 (51)Int.Cl. G03H 1/00(2006.01) G03H 1/12(2006.01) G06F 21/60(2013.01) (54)发明名称 基于量子纠缠全息技术的加解密方法及系 统 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 114384779 A 2022.04.22 CN 114384779 A 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、 I3 π/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E MCCD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、 T3 π/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、 N3 π/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 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；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114384779 A 2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、 I3 π/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 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‑R3 π/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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114384779 A 3