量子密钥分配方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种量子密钥分配方法、装置和系统，并特别涉及一种能够利用一次性连续控制信号控制在量子密钥分配系统的接收机中提供的偏振相关元件的量子密钥分配方法、装置和系统，以独立于偏振进行驱动。本发明专利技术涉及一种量子密钥分配方法、装置和系统，并特别涉及一种能够利用一次性连续控制信号控制在量子密钥分配系统的接收机中提供的偏振相关元件的量子密钥分配方法、装置和系统，以独立于偏振进行驱动。公开了一种量子密钥分配系统(100)，用于向发射机(110)和接收机(120)分配量子密钥，该量子密钥分配系统(100)的特征在于包括：发射机(110)，其将光信号分成穿过第一路径(P1)的第一光信号和穿过比所述第一路径(P1)长的第二路径(P2)的第二光信号，并且依次传送所述第一和第二光信号；和接收机(120)，其中通过量子信道(130)入射的第一光信号和第二光信号在穿过偏振相关元件(123)后被法拉第镜(124)反射，向回穿过偏振相关元件(123)，并然后通过量子信道(130)被传送到发射机(110)，其中所述发射机(110)中的第一路径(P1)的长度(L

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子密钥分配方法、装置和系统


[0001]本公开涉及一种量子密钥分配方法、量子密钥分配装置、和量子密钥分配系统，尤其涉及这样的量子密钥分配方法、量子密钥分配装置、和量子密钥分配系统，用于使用一次性连续控制信号，来控制在量子密钥分配系统的接收机中提供的偏振相关元件以独立于偏振驱动该元件。

技术介绍

[0002]近来，个人或国家已遭受由其间的搭线窃听和窃听而导致的损害，并且存在对于安全性的显著增长的关注。然而，典型的安全通信具有通信内容可能被外部攻击暴露的严重风险。为了补偿典型安全通信方法的不足，量子密码通信作为下一代安全技术已被引入并备受关注。量子密码理论上可以保证很高的安全性。
[0003]因此，关于量子密码通信技术之中的量子密钥分配已经积极进行了许多研究。量子密钥分配(QKD)是一种利用光子的量子力学属性在远程用户之间分配和共享加密密钥的技术。如果攻击者试图获取在用户之间分配的密码密钥信息，由于量子力学属性，密码密钥信息可能会发生变化。因此，交换密码密钥的用户可以检测到攻击者的存在。
[0004]具体而言，量子密钥分配(QKD)使用具有量子属性的单光子(或与单光子类似的水平的准单光子)传送信息，以使用量子状态分配密码密钥，并使用光子的各种量子属性之中的偏振和相位安全地共享防止窃听的密码密钥。
[0005]因此，量子密钥分配(QKD)系统包括各种光学元件，并且量子密钥分配(QKD)系统中包括的各种光学元件通常具有偏振相关的操作特性。因此，发生在量子密钥分配(QKD)系统中的光子偏振变化对量子密钥分配(QKD)系统的性能具有重大影响。
[0006]例如，量子密钥分配(QKD)系统通常使用相位来分配密码密钥。量子密钥分配(QKD)系统采用相位调制器(PM)将密码密钥信息加载到光子上。相位调制器(PM)通常具有相位调制特性根据光子的偏振状态而变化的偏振相关特性。
[0007]也就是说，相位调制器(PM)是使用电压或电流控制光子的相位、并根据偏振相关特性通过输入偏振来改变相位控制值的装置。因此，当输入到相位调制器(PM)的光子的偏振改变时，难以精确地控制相位。此外，由于偏振引起的相位误差，量子密钥分配(QKD)系统无法正确生成/分配密码密钥。
[0008]强度调制器(IM)用于生成诱饵(decoy)数据，用于检测量子密钥分配(QKD)系统中的攻击者的存在。这种强度调制器通常也是偏振相关的。因此，当进入强度调制器(IM)的光子的偏振发生变化时，强度调制器(IM)难以生成准确的诱饵数据(诱饵状态)，这限制了量子密钥分配(QKD)系统的稳定操作。
[0009]一种单向量子密钥分配(QKD)系统包括生成单光子的发射机和检测单光子的接收机。因此，发射机和接收机通常都配置有光链路和能够保持适当偏振的元件，以便控制偏振相关器件的特性。此外，接收机具有单独的偏振校正功能，以校正发生在量子信道(通过其传送单光子的光链路)中的偏振失真。
[0010]一种双向量子密钥分配(QKD)系统包括发射机，用于生成、传送单光子，并检测由接收机反射的光子。双向量子密钥分配(QKD)系统被配置为将发射机产生的光信号传送到接收机，并通过同一链路将光信号返回到发射机，以校正量子信道中发生的偏振失真。因此，在从发射机到接收机的传送中发生的偏振失真被校正为与在通过相同链路传送到发射机期间最初发生在发射机中的偏振相同的偏振。
[0011]在双向量子密钥分配(QKD)系统中，可以使用相同光链路通过偏振校正来确保设置在发射机中的干涉仪的稳定操作。但是，接收机需要使用从发射机接收的光信号来校正在使用调制器(PM)和强度调制器(IM)时由偏振引起的误差，以生成其中在光信号的相位中对密码密钥信息进行编码的单光子。
[0012]为了校正双向系统中的误差，接收机通过使用生成与输入光信号的偏振失真程度成正比的误差的元件，对进入接收机的光信号和从接收机存在的光信号重复对该元件控制两次，以便控制偏振失真。
[0013]如上所述的这种典型方法需要生成高速操作的两个控制信号，并且需要在进入光信号和出射光信号不重叠的时候高速控制偏振相关器件两次。

技术实现思路

[0014]技术问题
[0015]因此，已经鉴于上述问题提出本公开，并且本公开的一个方面在于提供一种量子密钥分配方法、量子密钥分配装置、和量子密钥分配系统，用于当在其中光信号来回穿过与双向结构相同的光链路的量子密钥分配(QKD)系统中使用偏振相关元件配置装置时，通过使用一次性连续控制信号来控制偏振相关元件，来校正由于偏振相关特性导致的误差。
[0016]本
的专家或研究人员通过以下将要描述的详细内容将清楚地标识和理解本公开的其他具体方面。
[0017]技术方案
[0018]根据本公开的一个实施例，一种用于向发射机110和接收机120分配量子密码密钥的量子密钥分配系统100包括：所述发射机110，被配置为将光信号分成穿过第一路径P1的第一光信号和穿过比所述第一路径P1长的第二路径P2的第二光信号，并且依次传送所述第一光信号和所述第二光信号；和所述接收机120，被配置为接收通过量子信道130入射的所述第一光信号和所述第二光信号，并在穿过偏振相关元件123、被法拉第镜124反射、并再次穿过偏振相关元件123后，通过所述量子信道130将所述第一光信号和所述第二光信号传送回所述发射机110，其中所述发射机110中的第一路径P1的长度L
P1
和第二路径P2的长度L
P2
之间的差(dL＝L
P2
‑
L
P1
)等于或大于偏振相关元件123与法拉第镜124之间的距离(＝D)的两倍(dL≥2D)。
[0019]所述发射机110可包括：光源111，生成光信号；和分束器113，将所述光信号分成所述第一光信号和所述第二光信号，将所述第一光信号输出到第一路径P1，并将所述第二光信号输出到第二路径P2。
[0020]可以在所述第二路径P2中提供延伸所述第二光信号的传播路径的延迟线115。
[0021]可以在所述发射机110中提供偏振分束器116，以将通过第一路径P1行进的第一光信号偏振为具有第一偏振，并且将通过第二路径P2行进的第二光信号偏振为具有与第一偏
振正交的第二偏振。
[0022]偏振分束器116可以使从接收机120传送的所述第一光信号能够行进到所述第二路径P2，并使所述第二光信号能够行进到所述第一路径P1。
[0023]在所述接收机120中，当第一光信号或第二光信号穿过偏振相关元件123、在法拉第镜124上反射、并然后再次穿过偏振相关元件123时，可以施加一次性连续控制信号作为用于控制所述偏振相关元件123的操作的控制信号。
[0024]所述接收机120可以包括多个偏振相关元件123，并且所述第一路径P1的长度L
P1
和所述第二路径P2的长度L
P2
之间的差(dL＝L
P2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种量子密钥分配系统(100)，用于向发射机(110)和接收机(120)分配量子密码密钥，该量子密钥分配系统(100)包括：发射机(110)，被配置为将光信号分成穿过第一路径(P1)的第一光信号和穿过比所述第一路径(P1)长的第二路径(P2)的第二光信号，并且依次传送所述第一光信号和所述第二光信号；和接收机(120)，被配置为接收通过量子信道(130)入射的所述第一光信号和所述第二光信号，并在穿过偏振相关元件(123)、被法拉第镜(124)反射、并再次穿过偏振相关元件(123)后，穿过所述量子信道(130)将所述第一光信号和所述第二光信号传送回所述发射机(110)，其中所述发射机(110)中的第一路径(P1)的长度(L
P1
)和第二路径(P2)的长度(L
P2
)之间的差(dL＝L
P2
‑
L
P1
)等于或大于偏振相关元件(123)与法拉第镜(124)之间的距离(＝D)的两倍(dL≥2D)。2.如权利要求1所述的量子密钥分配系统，其中，所述发射机(110)包括被配置为生成光信号的光源(111)和被配置为将所述光信号分成所述第一光信号和所述第二光信号、将所述第一光信号输出到第一路径(P1)、并将所述第二光信号输出到第二路径(P2)的分束器(113)。3.如权利要求2所述的量子密钥分配系统，其中在所述第二路径(P2)中提供延伸所述第二光信号的传播路径的延迟线(115)。4.如权利要求1所述的量子密钥分配系统，其中在所述发射机(110)中提供偏振分束器(116)以将通过第一路径(P1)行进的第一光信号偏振为具有第一偏振，并且将通过第二路径(P2)行进的第二光信号偏振为具有与第一偏振正交的第二偏振。5.如权利要求4所述的量子密钥分配系统，其中所述偏振分束器(116)使从接收机(120)传送的所述第一光信号行进到所述第二路径(P2)，并使所述第二光信号行进到所述第一路径(P1)。6.如权利要求1所述的量子密钥分配系统，其中，在所述接收机(120)中，当第一光信号或第二光信号穿过偏振相关元件(123)、在法拉第镜(124)上反射、并然后再次穿过偏振相关元件(123)时，施加一次性连续控制信号作为用于控制所述偏振相关元件(123)的操作的控制信号。7.如权利要求1所述的量子密钥分配系统(100)，其中所述接收机(120)包括多个偏振相关元件(123)，并且所述第一路径(P1)的长度(L
P1
)和所述第二路径(P2)的长度(L
P2
)之间的差(dL＝L
P2
‑
L
P1
)等于或大于远离所述法拉第镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：申定桓，李京云，李旻洙，
申请(专利权)人：株式会社KT，
类型：发明
国别省市：