可防御强光攻击的量子密钥分发系统及其发送端和接收端技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统及其发送端和接收端，其摒弃了传统的借助技术难度大、成本高昂的高功率器件来防御强光攻击的主动或被动式防御思路，提出在量子密钥分发系统中合理地设置低损伤阈值光器件，用于在接收到超出预设阈值的强光照射时断开其所实现的光路连接，从而避免外部注入的强攻击光破坏量子密钥分发系统的工作，保障密钥的安全。障密钥的安全。障密钥的安全。

【技术实现步骤摘要】
可防御强光攻击的量子密钥分发系统及其发送端和接收端


[0001]本技术涉及量子保密通信领域，尤其涉及一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统及其发送端和接收端。

技术介绍

[0002]量子密钥分发基于量子力学原理，由于量子不可克隆和测不准原理，是理论可证明无条件安全的密钥分发体系。实际量子密钥分发系统中，由于器件不完美的特性，还需要采用相应的防御措施，防止密钥信息泄露。近来，有学者指出强光可以损坏量子密钥分发设备内的可调光衰减器，引起衰减值变化，导致量子密钥分发设备输出的光子数增多，可被进行分离光子测量，造成密钥信息泄露。
[0003]为防御强光攻击，现有技术中存在被动防御式和主动防御式两种基本的防御思路。
[0004]在被动式防御中，往往会通过引入光隔离器来降低外部输入光进入内部光路时的光强。其中，由于光隔离器一般带宽均较窄，仅有数十纳米，为此，通常还需要与光隔离器相配合地使用光学滤波器来实现宽谱的光隔离效果。同时，一般还要求所使用的光隔离器和光学滤波器具有较高的功率，以防止器件被强光损伤后失效，引起防御效果降低甚至失去防御效果。
[0005]在主动监测式防御中，往往会在量子密钥分发设备出口处设计光环形器，其中，在光环形器的第一端口处连接量子密钥分发设备光路，在光环形器的第二端口处连接外部链路，在光环形器的第三端口处连接单光子探测器或者光电二极管进行监测。例如，图1示出了现有技术中的一种用于防御强光攻击的主动防御方案。如图1所示，光环形器38的第一端口连接单光子探测器37，第二端口39和第三端口40分别连接内部的编码光路和外部的光纤链路，其中，在光环形器与内部编码光路的连接光路上可以设置有光学带通滤波器41。由内部编码光路输出的编码信号光可以经由光环形器38的端口39和40输出至外部光纤链路中，经外部光纤链路向量子密钥分发设备输入的攻击光则经光环形器的第三端口40和第一端口进入单光子探测器37以获得监测，从而防止其直接进入内部编码光路形成强光攻击。
[0006]专利技术人通过研究上述现有防御方案发现，现有的被动式防御方案由于需要使用高功率器件以确保器件在强光下不出现失效，这种光学器件通常要由多个部件组成，只要其中一个部件在强光下损伤，则有可能引发整个器件的失效。目前常见光学滤波器和光隔离器损伤阈值均不高，需进行特殊定制，面临技术难度大、成本较高的问题。
[0007]现有的主动式防御方案由于需要通过单光子探测器或者光电二极管对外部输入的光进行监测。实际上面临着外部强光十分强时，单光子探测器被强光损伤，出现无法正常告警的情况。即使单光子探测器使用常规光电二极管，也存在被强光损伤后无法正常告警的情况。这将使得系统存在极大风险，造成密钥信息泄露。另外现有技术采用单光子探测器或者常规光电二极管，成本高。并且对于单光子探测器，容易受到外部杂散光的影响，产生错误告警。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的上述问题，本技术公开了一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统及其发送端和接收端，其摒弃了传统的借助技术难度大、成本高昂的高功率器件来防御强光攻击的主动或被动式防御思路，提出在量子密钥分发系统中合理地引入低损伤阈值光器件，用于在接收到超出预设阈值的强光照射时断开其所实现的光路连接，从而避免外部注入的强攻击光破坏量子密钥分发系统的工作，保障密钥的安全。同时，还进一步提出了以熔融光纤的形式来精确实现低损伤阈值光器件的具体实现方案，从而利于该强光防御方案的实现和推广。
[0009]具体而言，本技术的第一方面涉及一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统的发送端，其包括光源和编码单元；
[0010]所述光源被设置用于输出光信号；
[0011]所述编码单元被设置用于对所述光信号进行编码，以生成信号光；
[0012]其特征在于还包括第一低损伤阈值光器件；
[0013]所述第一低损伤阈值光器件被设置成具有第一损伤阈值，用于在攻击光的光强超过第一损伤阈值时，断开基于其实现的光路连接。
[0014]进一步地，该发送端还可以包括衰减单元，用于对所述信号光进行强度衰减；以及/或者，所述第一低损伤阈值光器件设在所述发送端的输出端口处；以及/或者，所述第一损伤阈值根据要防御的所述攻击光的光强进行设定。
[0015]进一步地，所述第一损伤阈值低于普通光纤的损伤阈值。优选地，所述第一损伤阈值低于普通光纤的损伤阈值的1/2；以及/或者，所述普通光纤为普通单模光纤。
[0016]优选地，所述第一低损伤阈值光器件为熔融光纤。
[0017]本技术的第二方面涉及一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统的接收端，其包括用于对信号光进行解码的解码单元，且特征在于还包括第二低损伤阈值光器件；其中，
[0018]所述第二低损伤阈值光器件被设置成具有第二损伤阈值，用于在攻击光的光强超过第二损伤阈值时，断开基于其实现的光路连接。
[0019]进一步地，所述第二低损伤阈值光器件设在所述接收端的输入端口处；以及/或者，所述第二损伤阈值根据要防御的所述攻击光的光强进行设定。
[0020]进一步地，所述第二损伤阈值低于普通光纤的损伤阈值。优选地，所述第二损伤阈值低于普通光纤的损伤阈值的1/2；以及/或者，所述普通光纤为普通单模光纤。
[0021]优选地，所述第二低损伤阈值光器件为熔融光纤。
[0022]本技术的第三方面涉及一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统，其包括发送端和接收端，其特征在于，所述发送端采用本技术的发送端；以及/或者，所述接收端采用本技术的接收端。
附图说明
[0023]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0024]为了更清楚地说明本技术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
技术的一些实施例，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。
[0025]图1示出了现有技术的主动式防御强光攻击方案的原理图；
[0026]图2示出了根据本技术的可防御强光攻击的量子密钥分发系统的原理图。
具体实施方式
[0027]在下文中，本技术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，以便充分传达本技术的精神给本技术所属领域的技术人员。因此，本技术不限于本文公开的实施例。
[0028]图2示出了根据本技术的可防御强光攻击的量子密钥分发系统的原理图。
[0029]如图2所示，量子密钥分发系统包括发送端和接收端，其中：发送端可以包括光源、编码单元、衰减单元和第一低损伤阈值光器件；接收端可以包括解码单元和第二低损伤阈值光器件。
[0030]光源用于提供光信号，其例如可以是连续光信号或者脉冲光信号。作为示例，光源可以为激光器的形式。
[0031]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统的发送端，其包括光源和编码单元；所述光源被设置用于输出光信号；所述编码单元被设置用于对所述光信号进行编码，以生成信号光；其特征在于还包括第一低损伤阈值光器件；所述第一低损伤阈值光器件被设置成具有第一损伤阈值，用于在攻击光的光强超过第一损伤阈值时，断开基于其实现的光路连接。2.如权利要求1所述的发送端，其还包括衰减单元，用于对所述信号光进行强度衰减；以及/或者，所述第一低损伤阈值光器件设在所述发送端的输出端口处；以及/或者，所述第一损伤阈值根据要防御的所述攻击光的光强进行设定。3.如权利要求1所述的发送端，其中，所述第一损伤阈值低于普通光纤的损伤阈值。4.如权利要求3所述的发送端，其中，所述第一损伤阈值低于普通光纤的损伤阈值的1/2；以及/或者，所述普通光纤为普通单模光纤。5.如权利要求1所述的发送端，其中，所述第一低损伤阈值光器件为熔融光纤。6.一种可防御强光攻击的量子密钥分发系统的接收端，其包括用于对信号光进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁德，汤艳琳，唐世彪，
申请(专利权)人：科大国盾量子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：