安全测试的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种安全测试的方法和装置。所述方法包括截获量子通信系统中由发送方发送的正交偏振光，所述正交偏振光包括水平偏振光和垂直偏振光；多次调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设范围内变化；针对每一相位差，确定对应的第一错误率，所述第一错误率是根据当前的相位差估计的接收方的错误率；针对每一相位差，获取接收方的第二错误率，第二错误率是量子通信系统中由接收方检测的错误率；根据第一错误率与第二错误率，确定量子通信系统是否通过安全测试。所述方法调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设的范围内变化，并根据每一第一错误率与第二错误率，可准确的进行安全测试。

Methods and devices for safety testing

The embodiment of the invention provides a method and device for safety testing. The method includes intercepting orthogonal polarized light transmitted by the sender in a quantum communication system, which includes a horizontal polarized light and a vertical polarized light; the phase difference between the horizontal polarized light and the vertical polarized light is adjusted many times, so that the phase difference is changed within a predetermined range; and corresponding to each phase difference is determined. The first error rate, the first error rate is the error rate of the receiver estimated according to the current phase difference; the second error rate of the receiver is obtained for each phase difference, and the second error rate is the error rate detected by the receiver in the quantum communication system; the quantum communication system is determined according to the first error rate and the second error rate. Whether to pass the safety test. The method adjusts the phase difference between the horizontal polarized light and the vertical polarized light so that the phase difference is changed within the predetermined range, and the safety test can be carried out accurately according to each first error rate and the second error rate.

【技术实现步骤摘要】
安全测试的方法和装置
本专利技术实施例涉及通信
，特别是一种安全测试的方法和装置。
技术介绍
量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通信的主要优点和发展动力在于其无条件安全性。早在1984年，第一个成熟的量子通信方案(即BB84协议，班尼特Bennett-布拉萨德Brassard1984年)就已做出第三方监听一定可以被通信双方发现的理论分析。量子通信的通信双方通过单光子加载和传输信息，由于单光子不可再分，且单光子的量子态不可克隆等物理特性，若有第三方进行监听，分离，克隆等操作就会不可避免的引入大量的误码，而被通信双方所发现。在量子通信系统配置完成，投入使用前，需进行安全性测试，测试使用该量子通信进行通信，是否已达到安全性能指标，也就是说，若有第三方监听，是否能够发现。现有技术中安全性检测通常采用第三方的截获-重发监听方式实现。第三方的截获-重发监听方式是自量子通信的信道截获单光子脉冲，进行监听，然后重新发送伪造的单光子脉冲给接收方，测试人员检测接收方是否能够发现本次通信有第三方监听。其中的关键是单光子探测器，单光子探测器是一种超低噪声器件，强灵敏度使其能够探测到光子，市场上的单光子探测器的探测效率只有10％左右，也就是说，截获100％的单光子，单光子探测器只能对其中10％的光子进行探测，伪造10％的光子发送至接收方，相当于损失了90％的光子没有发送至接收方，可以理解的是，这种测量方式损失了绝大多数光子，接收方基本上一定会发现本次量子通信不安全。可以理解的是，测试的目的是为了保证投入使用的量子通信可发现任何程度的监听，而现有技术的第三方的截获-重发监听方式受限于设备的性能，只能确定伪造10％的光子发送至接收方的情况可以发现被监听，也就是说，无法精确的对量子通信系统进行测试。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术实施例提供一种安全测试的方法和装置。一方面，本专利技术实施例提供一种安全测试的方法，所述方法包括：截获量子通信系统中由发送方发送的正交偏振光，所述正交偏振光包括水平偏振光和垂直偏振光；多次调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设范围内变化；针对每一相位差，确定对应的第一错误率，所述第一错误率是根据当前的相位差估计的接收方的错误率；针对每一相位差，获取接收方的第二错误率，第二错误率是量子通信系统中由接收方检测的错误率；根据第一错误率与第二错误率，确定量子通信系统是否通过安全测试。另一方面，本专利技术实施例提供一种安全测试的装置，所述装置包括：截获模块，用于截获量子通信系统中由发送方发送的正交偏振光，所述正交偏振光包括水平偏振光和垂直偏振光；调整模块，用于调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在在预设范围内变化；确定模块，用于针对每一相位差，确定对应的第一错误率，所述第一错误率是根据当前的相位差估计的接收方的错误率；获取模块，用于针对每一相位差，获取接收方的第二错误率，第二错误率是量子通信系统中由接收方检测的错误率；测试模块，用于根据第一错误率与第二错误率，确定量子通信系统是否通过安全测试。由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的安全测试的方法和装置，所述方法通过调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设范围内变化，并根据每一第一错误率与接收方实际检测的第二错误率，可准确的对量子通信系统进行安全测试。附图说明图1为本专利技术实施例的双不等臂马赫-曾德尔干涉仪的光路结构；图2为本专利技术实施例提供的一种安全测试的方法的流程示意图；图3为本专利技术又一实施例提供的一种安全测试的装置的示意图；图4为本专利技术又一实施例提供的一种安全测试的装置的示意图；图5为本专利技术又一实施例提供的一种安全测试的装置的示意图；图6为本专利技术又一实施例提供的一种安全测试的装置的示意图；图7为本专利技术又一实施例提供的偏振分束器的基本原理示意图；图8为本专利技术又一实施例提供的一种安全测试的装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术实施例提供的方法用于对量子通信系统进行安全测试，在安全测试的装置上实现。安全测试的装置可监听量子通信系统，并结合量子通信系统的接收方的反映，实现安全测试。其中，监听量子通信系统是指可对量子通信系统的发送方的入射光进行截获，再对入射光的信息进行监听，重发至接收方。图1为本专利技术实施例的双不等臂马赫-曾德尔干涉仪的光路结构。如图1所示，量子通信系统是发送方和接收方进行量子通信系统，量子通信系统的发送方发送入射光，入射光包括多个光子序列，每一光子序列包括多个顺序发射的光子，每一光子携带量子信息，基于量子安全直接通信协议(Quantumsecuredirectcommunication,QSDC)选择相位编码方式，采用的相位编码实验方案基于双不等臂Mach-Zehnder干涉仪光路结构。其中，入射光的脉冲的时间间隔为1μs，进入第一个不等臂区域(图1中A区域)时，入射光分成两束偏振方向互相垂直的线偏振光，称为正交偏振光，正交偏振光分别走上下两条光路，上路经过相位调制器的编码，下路不经过编码。可选地，两个光路的路径长度是不一样的，将经过上路、有相位调制器称为长臂，并联的下路称为短臂，且经过长臂和经过短臂的时间差为20ns，记当前经过短臂的线偏振光为|H>，记当前经过长臂的线偏振光为|V>。其中，|H>和|V>是采用偏振的状态来描述光子的状态，|H>表示光子的状态为垂直，|V>表示光子的状态为水平。如图1所示，本专利技术实施例在通信双方线路B区域的位置接入安全测试的装置，进行安全测试。图2示出了本专利技术实施例提供的一种安全测试的方法的流程示意图。如图2所示，本专利技术实施例提供的方法具体包括以下步骤：步骤11、截获量子通信系统中由发送方发送的正交偏振光，所述正交偏振光包括水平偏振光和垂直偏振光；可选地，安全测试的装置自对待测试的量子通信系统的光纤截获正交偏振光，拦截的正交偏振光自安全测试的装置一侧进入，经安全测试的装置处理完成后，重新接回量子通信系统的光纤，使继续发送至接收方。步骤12、多次调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设范围内变化；步骤13、针对每一相位差，确定对应的第一错误率，所述第一错误率是根据当前的相位差估计的接收方的错误率；可选地，在量子通信中，接收方根据水平偏振光和垂直偏振光的相位差确定本次量子通信是否安全，接收方设置有对应的评判标准：错误率，也就是接收的光子存在丢失、错误的数量与发送方发送的光子的数量的比值，若接收方的错误率大于阈值，表示接收方确定本次量子通信被监听，并可确定监听程度。例如，阈值可根据实际情况设置，可为11％。可选地，预设的范围是2nπ～(2n+1)π，n∈Z，在未截获正交偏振光之前，水平偏振光和垂直偏振光的相位差为2nπ，在截获正交偏振光之后，若安全测试的装置不进行监听，则不对进行调整，即接收方接收的相位差为2nπ，则没有错误，可确定没有监听，即错误率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全测试的方法，其特征在于，所述方法包括：截获量子通信系统中由发送方发送的正交偏振光，所述正交偏振光包括水平偏振光和垂直偏振光；多次调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设范围内变化；针对每一相位差，确定对应的第一错误率，所述第一错误率是根据当前的相位差估计的接收方的错误率；针对每一相位差，获取接收方的第二错误率，第二错误率是量子通信系统中由接收方检测的错误率；根据第一错误率与第二错误率，确定量子通信系统是否通过安全测试。

【技术特征摘要】
1.一种安全测试的方法，其特征在于，所述方法包括：截获量子通信系统中由发送方发送的正交偏振光，所述正交偏振光包括水平偏振光和垂直偏振光；多次调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差，使得所述相位差在预设范围内变化；针对每一相位差，确定对应的第一错误率，所述第一错误率是根据当前的相位差估计的接收方的错误率；针对每一相位差，获取接收方的第二错误率，第二错误率是量子通信系统中由接收方检测的错误率；根据第一错误率与第二错误率，确定量子通信系统是否通过安全测试。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：调整水平偏振光的和垂直偏振光的相位差的步骤具体包括：通过调整声光移频器的驱动频率，调整所述相位差。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：通过调整声光移频器的驱动频率，调整所述相位差的步骤具体为：根据以下公式，通过驱动频率，得到所述相位差：其中，为相位差，fd是声光移频装置的驱动频率，n是光纤的折射率1.5，L为光纤长度，c为光速3.0×108m/s。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：通过调整声光移频器的驱动频率，调整所述相位差的步骤具体为：根据驱动频率和水平偏振光的光频，得到水平偏振光的第一相位；根据驱动频率和垂直偏振光的光频，得到垂直偏振光的第二相位：根据第一相位和第二相位，得到所述相位差。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述声光移频装置包括上移声光移频器和下移声光移频器，相应地，所述第一相位可根据以下公式得到：其中，为第一相位，f是正交偏振光的原始光频，ta为从偏振分束器到上移声光移频器所用的时间，tb为上移声光移频器到下移声光移频器所用的时间，tc为下移声光移频器到偏振分束器所用的时间；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙桂鲁，殷柳国，解孟雨，朱坤托，孙臻，郝文涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11