量子密钥分发保护的光学器件、量子通信系统和通信方法技术方案

本公开提供了一种量子密钥分发保护的光学器件、量子通信系统和通信方法。该光学器件包括：第一光通道，第一光通道的第一端口用于输入信号光子；共振腔，共振腔与光子发生共振，以将信号光子从第一光通道耦合至第二光通道；第二光通道，共振腔耦合输出的信号光子从第二光通道的第一端口输出；其中，在第二光通道的第二端口或者第一光通道的第二端口输出检测光子的情况下，确定是否存在攻击者向第二光通道的第一端口输入注入光子。道的第一端口输入注入光子。道的第一端口输入注入光子。

【技术实现步骤摘要】
量子密钥分发保护的光学器件、量子通信系统和通信方法


[0001]本公开涉及量子通信
，更具体地，涉及一种用于抵御注入式攻击的量子密钥分发保护的光学器件、用于抵御注入式攻击的量子通信系统以及用于抵御注入式攻击的量子通信方法。

技术介绍

[0002]量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术凭借量子力学的态叠加和不可克隆原理，并结合具有无条件安全性的“一次一密”加密方式，可以实现理论上绝对安全的密钥分发。然而在实际应用中，器件的缺陷可能带来安全漏洞，攻击者可以通过此类漏洞进行攻击，从而导致密钥泄露的风险。
[0003]例如注入攻击光子的注入式攻击，攻击者通过主动向量子密钥分发系统的发射端或接收端注入光以窃取密钥。例如，特洛伊木马攻击中攻击者向发射端或接收端注入强光，通过分析反射光来获取测量基信息，进而利用截取
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重发的方法窃取密钥。强光致盲攻击中攻击者事先向接收端注入强连续光，导致接收端使用的雪崩二极管产生额外的光电流从而工作在线性模式下，然后攻击者截取并随机选基测量发射端发射的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抵御注入式攻击的量子密钥分发保护的光学器件，包括：第一光通道，所述第一光通道的第一端口用于输入信号光子；共振腔，所述共振腔与所述光子发生共振，以将所述信号光子从第一光通道耦合至第二光通道；所述第二光通道，所述共振腔耦合输出的信号光子从所述第二光通道的第一端口输出；其中，在所述第二光通道的第二端口或者所述第一光通道的第二端口输出检测光子的情况下，确定是否存在攻击者向所述第二光通道的第一端口输入注入光子。2.根据权利要求1所述的光学器件，其中，所述检测光子是通过如下方式生成的：在所述攻击者通过在所述第二光通道的第一端口输入所述注入光子的情况下，若所述注入光子与所述共振腔不共振，所述第二光通道的第二端口输出所述注入光子，其中，所述第二光通道的第二端口输出的注入光子表征所述检测光子；若所述注入光子与所述共振腔发生共振，部分所述注入光子进入所述共振腔，在光学材料效应的作用下使得所述共振腔的谐振频率发生改变，其中，所述光学材料效应包括以下至少一种：热光效应、热胀效应、光折变效应、电光效应、压电效应、光弹效应、Kerr效应、Faraday旋光效应、克顿
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莫顿效应、电致变色效应；在所述共振腔的谐振频率发生改变的情况下，部分或全部所述信号光子从所述第一光通道的第二端口输出，其中，所述第一光通道的第二端口输出的信号光子表征所述检测光子。3.根据权利要求1所述的光学器件，其中，所述第一光通道和所述第二光通道为由目标介质制成的自由空间光路、光纤、光波导或棱镜，其中，光在所述目标介质中以目标传播方式进行传播，其中，所述目标传播方式包括直射、反射、折射中的至少一种，所述共振腔为允许光在其中持续振荡的光学结构，所述共振腔包括环形谐振腔、盘形谐振腔、球形谐振腔、Fabry
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rot谐振腔、光子晶体腔。4.一种用于抵御注入式攻击的量子通信系统，包括：发射端，用于生成信号光子；第一光学共振装置，所述第一光学共振装置是根据权利要求1～3中任一项所述的光学器件制成的，所述信号光子从所述第一光学共振装置中第一光通道的第一端口进入并与所述第一光学共振装置的共振腔共振，所述第一光学共振装置的共振腔将所述信号光子耦合至所述第一光学共振装置的第二光通道；信道，用于对所述第一光学共振装置中第二光通道的第一端口输出的信号光子进行传输；接收端，用于对所述信道传输的所述信号光子进行解析，得到量子密钥；其中，在所述第一光学共振装置中第二光通道的第二端口或者所述第一光通道的第二端口输出第一检测光子的情况下，或者所述量子密钥产生速率改变的情况下，控制所述发射端的工作状态，其中，所述第一检测光子用于确定是否存在攻击者在窃取所述量子密钥。5.根据权利要求4所述的系统，其中，在所述攻击者利用所述信道向所述发射端发送第一攻击光子的情况下，若所述第一攻击光子与所述第一光学共振装置中共振腔不共振，所述第一光学共振装置的第二光通道的
第二端口输出所述第一攻击光子，其中，所述第一攻击光子表征所述第一检测光子；若所述第一攻击光子与所述第一光学共振装置的共振腔发生共振，部分所述第一攻击光子进入所述第一光学共振装置的共振腔在光学材料效应的作用下使得所述第一光学共振装置的共振腔的谐振频率发生改变，其中，所述光学材料效应包括以下至少一种：热光效应、热胀效应、光折变效应、电光效应、压电效应、光弹效应、Kerr效应、Faraday旋光效应、克顿
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莫顿效应、电致变色效应；在所述第一光学共振装置的共振腔的谐振频率发生改变的情况下，部分或全部所述信号光子从所述第一光学共振装置中的第一光通道的第二端口输出，其中，所述第一光通道的第二端口输出的信号光子表征所述第一检测光子。6.根据权利要求4所述的系统，还包括：第二光学共振装置，所述第二光学共振装置是根据权利要求1～3中任一项所述的光学器件制成的，所述信道输出的信号光子从所述第二光学共振装置中第一光通道的第一端口进入并与所述第二光学共振装置的共振腔共振后，所述第二光学共振装置的共振腔将所述信号光子耦合至所述第二光学共振装置的第二光通道，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈稼霖，陈巍，叶鹏，王纺翔，王双，银振强，何德勇，周政，韩正甫，郭光灿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：