[發(fā)明專(zhuān)利]有源信道衰減和放大設(shè)備及包括其的QKD系統(tǒng)有源合束器、分束器、QKD裝置以及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710933682.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107896146B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬蒂爾·萊格爾;達(dá)米安·斯圖基
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: ID量子技術(shù)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L9/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L9/08;H04B10/85;H04B10/70
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 倪斌

本發(fā)明涉及適于安裝在QKD裝置中的QKD系統(tǒng)有源合束器(200)，所述QKD裝置包括發(fā)射機(jī)(100)、接收機(jī)(110)和QKD系統(tǒng)(102/112)，其中發(fā)射機(jī)(100)適于通過(guò)QKD系統(tǒng)有源合束器(200)向接收機(jī)(110)發(fā)送通信信號(hào)，其特征在于QKD系統(tǒng)有源合束器(200)包括有源衰減系統(tǒng)，所述有源衰減系統(tǒng)包括：處理單元(230)，適于通過(guò)控制信道(290)自動(dòng)控制至少一個(gè)可變光衰減器(150)，以便控制要發(fā)送給接收機(jī)的信號(hào)的衰減；以及檢測(cè)器/監(jiān)測(cè)器(240)，適于監(jiān)測(cè)衰減下游的信號(hào)的強(qiáng)度，其中所述處理單元適于基于QBER信息或接收機(jī)接收的由QKD系統(tǒng)(112)通過(guò)經(jīng)典信道(250)發(fā)送的信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)控制所述可變光衰減器(150)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于量子密鑰分配(QKD)和波分復(fù)用(WDM)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的量子密碼術(shù)以提供安全的數(shù)據(jù)傳輸。

背景技術(shù)

QKD(量子密鑰分配)涉及通過(guò)使用在“量子信道”上傳輸?shù)姆Q(chēng)為“量子比特”或“量子信號(hào)”的單光子或弱(例如，平均0.1個(gè)光子)光信號(hào)(脈沖)在發(fā)送器(“Alice”)和接收機(jī)(“Bob”)之間建立密鑰。與安全性取決于計(jì)算復(fù)雜度的經(jīng)典密碼術(shù)不同，量子密碼術(shù)的安全性基于很多量子力學(xué)原理，其中包括對(duì)未知狀態(tài)下的量子系統(tǒng)的任何測(cè)量將改變其狀態(tài)的量子力學(xué)原理。因此，試圖攔截或以其他方式測(cè)量所交換的量子比特的竊聽(tīng)者(“Eve”)引入了對(duì)她的存在加以揭示的錯(cuò)誤。

Bennett和Brassard首先在其文章“Quantum Cryptography：Public keydistribution and coin tossing”(Proceedings of the International Conference onComputers，Systems and Signal Processing，Bangalore，India，1984，pp.175-179(IEEE，New York，1984))中闡述了量子密碼術(shù)的一般原理。在Bennett的美國(guó)專(zhuān)利No.5,307,410和C.H.Bennett的文章“Quantum Cryptography Using Any Two Non-Orthogonal States”(Phys.Rev.Lett.68 3121(1992))中描述了具體的QKD系統(tǒng)。在Bouwmeester等人的書(shū)“ThePhysics of Quantum Information”(Springer-Verlag 2001的第Section 2.3節(jié)第27-33頁(yè))描述了用于執(zhí)行量子密鑰分配的一般過(guò)程。量子密碼術(shù)已經(jīng)在量子物理學(xué)、量子光學(xué)、信息理論、密碼學(xué)和信息學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域間跨學(xué)科發(fā)展。在N.Gisin、G.Ribordy、W.Tttel和H.Zbinden的文章“Quantum Cryptography”(Reviews of Modern Physics.74，145(2002))中對(duì)量子密碼術(shù)的基礎(chǔ)和方法以及歷史發(fā)展進(jìn)行了調(diào)查。量子密碼術(shù)或量子密鑰分配(QKD)是一種允許在兩個(gè)遠(yuǎn)程方(發(fā)射機(jī)和接收機(jī))之間以信息理論上可證明的安全性來(lái)分配密鑰的方法，因?yàn)樗蕾?lài)于量子物理原理。

如上面已經(jīng)提到的，該方法的安全性來(lái)自眾所周知的事實(shí)，即對(duì)未知量子系統(tǒng)的量子狀態(tài)的測(cè)量將修改系統(tǒng)本身，因此在量子通信信道上竊聽(tīng)的間諜不能獲得與密鑰有關(guān)的信息，因而不會(huì)在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間交換的密鑰中引入使得能夠檢測(cè)到竊聽(tīng)嘗試的錯(cuò)誤。

在下面的部分中，術(shù)語(yǔ)“信道”應(yīng)該在一般意義上進(jìn)行理解：可以傳輸某種物理特性的調(diào)制的物理介質(zhì)，所述物理特性如具有特定強(qiáng)度的光信號(hào)。必須注意，術(shù)語(yǔ)“信道”具有第二含義，其是多路復(fù)用介質(zhì)上的邏輯連接。例如，無(wú)線電信道不是物理介質(zhì)，而是具有特定波長(zhǎng)或處于特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)。在下面的說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)信道可以用于這兩種含義，但上下文應(yīng)清楚表明其涉及哪種含義。