[發(fā)明專利]一種自校正的量子密鑰分配方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310450581.4
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103490879A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雙;陳巍;銀振強;何德勇;周政;韓正甫;郭光燦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L7/00;H04J14/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光傳輸保密通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自校正的量子密鑰分配方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子密鑰分配技術(shù)自1984年提出以來，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，已經(jīng)逐漸從實驗室研究階段走向?qū)嵱没Ａ孔用荑€分配系統(tǒng)的傳輸距離已經(jīng)從最初的32cm發(fā)展到260km，系統(tǒng)的工作頻率從200Hz發(fā)展到10GHz。國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)均已研制出各自較為成熟的量子密鑰分配系統(tǒng)，有些商業(yè)公司甚至推出了商用量子密鑰分配產(chǎn)品。

安全性是量子密鑰分配技術(shù)的核心，正是由于其能實時分發(fā)信息論無條件安全的密鑰而受到廣泛關(guān)注。隨著研究的不斷發(fā)展，安全性研究的重點已經(jīng)從量子密鑰分配協(xié)議層面的理論安全性轉(zhuǎn)移至實際系統(tǒng)的安全性。

在實際量子密鑰分配系統(tǒng)中，執(zhí)行校正過程是非常重要的一個環(huán)節(jié)，這涉及到系統(tǒng)許多重要參數(shù)的確定。而現(xiàn)有的量子密鑰分配系統(tǒng)均缺乏自校正的考慮：一方面，許多重要的參數(shù)會隨著環(huán)境的變化而改變，影響量子密鑰分配系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一方面，量子密鑰分配系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端遠程校正參數(shù)會導致實際安全性漏洞。例如，2011年德國和挪威的研究人員就針對量子密鑰分配系統(tǒng)遠程校正延時參數(shù)的實際安全性漏洞，攻破瑞士ID?Quantique公司的一套商用量子密鑰分配系統(tǒng)（Physical?Review?Letters,107,110501(2011)）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有量子密鑰分配系統(tǒng)缺乏自校正的不足，提出一種擁有自校正能力的量子密鑰分配方法和系統(tǒng)。本發(fā)明使用光學路徑切換的方法，將在同一安全區(qū)的量子密鑰發(fā)送裝置和量子密鑰接收裝置連接起來，以進行量子密鑰發(fā)送裝置和量子密鑰接收裝置的參數(shù)校正。本發(fā)明通過自校正的實現(xiàn)，有利于增強量子密鑰分配系統(tǒng)的實際安全性，同時提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種自校正量子密鑰分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：量子密鑰發(fā)送裝置、光學路徑切換裝置和量子密鑰接收裝置，其中：

所述量子密鑰發(fā)送裝置與所述光學路徑切換裝置連接，用于向所述光學路徑切換裝置輸出復用量子信號；

所述光學路徑切換裝置分別與所述量子密鑰發(fā)送裝置和量子密鑰接收裝置連接，用于切換量子密鑰發(fā)送裝置和量子密鑰接收裝置的通信對象；

所述量子密鑰接收裝置與所述光學路徑切換裝置連接，用于從所述光學路徑切換裝置接收所述復用量子信號并進行處理；

所述光學路徑切換裝置至少具有兩類切換狀態(tài)：一類狀態(tài)使得本地的量子密鑰發(fā)送裝置與遠端的量子密鑰接收裝置、本地的量子密鑰接收裝置與遠端的量子密鑰發(fā)送裝置進行通信，共享安全的密鑰比特，以遠程地分配量子密鑰；另一類狀態(tài)使得本地的量子密鑰發(fā)送裝置和本地的量子密鑰接收裝置進行通信，以校正參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出一種自校正量子密鑰分配方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1，通過光學路徑切換裝置將在同一安全區(qū)的一個量子密鑰發(fā)送裝置和一個量子密鑰接收裝置連接起來，所述量子密鑰發(fā)送裝置與所述量子密鑰接收裝置之間的量子信道和同步信道連通；

步驟S2，對所述量子密鑰發(fā)送裝置和量子密鑰接收裝置的參數(shù)進行校正；

步驟S3，通過所述光學路徑切換裝置將本地的量子密鑰發(fā)送裝置與遠端的量子密鑰接收裝置連接起來進行通信，以進行密鑰分配；

步驟S4，通過所述光學路徑切換裝置將本地的量子密鑰接收裝置與遠端的量子密鑰發(fā)送裝置連接起來進行通信，以進行密鑰分配。

本發(fā)明中采用光學路徑切換裝置將在同一安全區(qū)的量子密鑰發(fā)送裝置和量子密鑰接收裝置連接起來，通過控制光學路徑切換裝置的狀態(tài)，分時地實現(xiàn)本地的量子密鑰發(fā)送裝置和本地的量子密鑰接收裝置的連通，以校正參數(shù)，以及實現(xiàn)本地的量子密鑰發(fā)送裝置與遠端的量子密鑰接收裝置、本地的量子密鑰接收裝置與遠端的量子密鑰發(fā)送裝置之間進行正常的量子密鑰分配。本發(fā)明在不影響正常量子密鑰分配的同時，通過實現(xiàn)延時和光源強度參數(shù)的自校正，增強了量子密鑰分配系統(tǒng)的實際安全性；通過實現(xiàn)編解碼參數(shù)的自校正，提高了量子密鑰分配系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的自校正量子密鑰分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種四端口光學路徑切換裝置的狀態(tài)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的自校正量子密鑰分配方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。