[發明專利]用于提供量子信號、定時信號和公共數據的雙向通信的系統和方法

無效

• 申請號: 200580037687.5
• 申請日: 2005-10-28
• 公開（公告）號: CN101053186A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: J·H.·米切爾;H.·N.·韋戈;A.·贊瑞威;A.·特福諾
• 申請（專利權）人: MAGIQ技術公司
• 主分類號: H04B10/00
• 分類號: H04B10/00;H04B10/12;H04B10/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司
• 代理人: 張穎玲

技術領域

本發明大致涉及數據傳輸，特別是涉及密碼術。

背景技術

隨著技術的日新月異，傳輸數據的方法已從利用物理介質，如郵件，改變 為利用無線電通信。不幸地，利用無線電通信傳輸數據已引入傳輸數據的安全 措施。

密碼術為用于提供一種更加安全的從第一點到第二點的數據傳輸方法的技 術的一個典范。此外，由密碼術提供的安全的傳輸目的在于防止第三方在傳輸 中監聽。不幸地，傳統的密碼技術易于受到第三方偵聽和解密的侵害。

為減輕這一問題而提出量子密碼術。量子密鑰分配(QKD)是能夠快速的、 可靠的、無條件地安全的(依據計算能力)經遠距離的量子密鑰分配的先進技 術。QKD系統通常提供用于在遠的通過通信方法例如光導電纜連接的兩方間安 全的密鑰交換的裝置。更具體地說，在QKD中，通過利用微弱的(例如，平 均為0.1光子)傳輸于“量子通道”的光信號在發送器(“Alice”)與接收器 (“Bob”)間建立密鑰。密鑰分配的安全措施是基于量子機械原理，該原理 為處于未知狀態的量子系統的任何測量方法將改變它的狀態。因此，嘗試偵聽 或用其它方式測量量子信號的偷聽者(“Eve”)將固有地對傳輸信號帶來誤差， 從而顯示她的存在。

通常的QKD系統包括量子層，該量子層包括單光子計數器并被用于準備 和傳遞從Alice到Bob的量子信號，數據采集系統(例如，帶輸入/輸出(I/O) 卡的計算機)，雙向經典數據通信通道，以及在Alice和Bob兩者上，數據處 理邏輯用于從原始數據提取隱藏的密鑰。軟件協議也是QKD系統非常重要的 部分，并被用于運行QKD系統以及執行不同的動作，例如，認證，過濾，糾 錯和保密增強。QKD系統也可包括不同類型的為本領域普通技術人員所知的傳 統的密碼術硬件和軟件。隱藏的密鑰通常由作為Alice一部分而被提供的隨機 數產生器產生。

量子密鑰的傳輸需要降低功率以允許單光子脈沖或信號的傳輸。換句話說， 傳輸公共討論層(例如，以太網)數據包需要大量的功率。大量的功率，導致 每次數千光子的傳輸，可能造成拉曼和瑞利散射，從而負面地影響單光子脈沖。 由于量子密鑰分配通道和公共討論層的不同需要，在同一光纖上既傳輸量子密 鑰又傳輸公共討論層的數據，即使可能也是困難的。取而代之，單光纖通常專 注于公共討論層，然而第二光纖被用做量子密鑰分配。換句話說，為了可以減 少輸入功率而縮短光纖的距離并且由于較短的光纖距離因此散射功率交換率較 低。

因此，迄今為止，在工業中存在解決上述缺陷與不足的需求。

發明內容

本發明的實施方式提供一種用于提供量子信號、定時信號和公共數據的雙 向通信的系統和方法。總的來說，在結構上，系統的一個實施方式，其中，可 按下述實現。該系統包括第一公共數據收發器，其能夠根據預先確定的時序傳 輸并接收公共數據，第一光調制/解調器，其能夠根據所述預先確定的時序傳輸 并接收定時信號，第一量子收發器，其能夠根據預先確定的時序傳輸并接收量 子信號，以及第一控制器，其連接于第一公共數據收發器、第一光調制/解調器 以及第一量子收發器。第一控制器能夠根據預先確定的時序控制公共數據、定 時信號和量子信號的傳輸。

本發明也可被視為提供用于提供量子信號、定時信號和公共數據的雙向通 信的方法。在此方面，該方法的一個實施方式，其中，可被下述步驟高度地概 括：在第一預先確定的時隙中傳輸公共數據信號；在預先確定的一段時間內停 止傳輸公共數據；并在第二預先確定的時隙內傳輸量子信號和定時信號，其中 第一預先確定的時隙、預先確定的一段時間和第二預先確定的時隙限定預先確 定的定時時序。該方法進一步包括如下步驟：停止傳輸所述量子信號和所述定 時信號；以及在第三預先確定的時隙內傳輸公共數據信號。其中，所述第一預 先確定的時隙和第二預先確定的時隙相同，并且其中所述方法進一步包括在第 三預先確定的時隙內單獨地傳輸所述量子信號和所述定時信號的步驟。

經對下述附圖以及具體實施方式的審查，其它本發明的系統，方法，特征 和優點對本領域技術人員將會或逐漸明顯。意圖在于所有這些附加的系統方法， 特征和優點均可被包括在此說明書，本發明的范圍內并通過附隨的權利要求受 到保護。

附圖說明