[發明專利]一種QKD死時間防御措施的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010905947.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112039602B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 宋晨;劉婧婧;葉顯釗;金蔚嫻;宋歡歡;龔升;李蒙;朱唐文;王紅雅;蘭瑜;劉云;凌杰;吳飛;陳曉敏;劉杰杰
• 申請（專利權）人: 安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/077
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 鐘雪

本發明公開了一種QKD死時間防御措施檢測裝置及方法，QKD死時間防御措施檢測裝置包括：與若干探測模塊電連接的分析模塊，與激光器Ⅰ的同步時鐘信號連接的延時模塊，延時模塊與光源模塊電連接，光源模塊與誘騙態調制模塊光信號連接，人機交互模塊與光源模塊、延時模塊及分析通訊通信連接。QKD死時間防御措施檢測裝置提供可調光強的光源輸入，杜絕被測QKD在測試時在探測器前端偽造數據的可能性，當調節檢測裝置的光源模塊的光強時，被測QKD的探測計數會有相應變化；同時，采用直接提取被測QKD探測器探測輸出的物理信號進行自動分析，輸出判定結果。

技術領域

本發明屬于量子密鑰分配設備測試技術領域，更具體地，本發明涉及一種QKD死時間防御措施的檢測裝置及方法。

背景技術

死時間攻擊利用QKD的探測器的死時間效應進行攻擊。死時間效應指的是探測器在探測到一個信號之后的一段時間不能再對入射的光子響應的效應。此攻擊不需要截取量子態，只需要在信號脈沖之前(與信號脈沖的時間間隔小于死時間)注入一個強脈沖，該強脈沖使得需要的探測器之外的其它探測器都能響應從而導致在有效窗口內不能探測，那么從沒有處于死時間的探測器的響應結果就能獲取全部的密鑰信息。以BB84偏振編碼為例，如果Eve隨機選擇的強脈沖光的偏振調制為|-，Bob被動選擇測量基矢，那么系統中探測|H，|V，|-的探測器以很高的概率處于死時間而被致盲，Eve由此控制了接收端探測器的響應。而只有探測器|+是有效的，那么如果Bob有探測到結果，那么Eve能以很高的準確性判斷Bob的探測結果為|+。該攻擊幾乎可以針對任何QKD系統，只要QKD系統用到的單光子探測器具有死時間且數據分析具有有效時間窗口。

根據文獻“Weier,Henning,et al.Quantum eavesdropping withoutinterception:an attack exploiting the dead time of single-photon detectors.New Journal of Physics 13.7(2011):073024.”。為了抵御死時間攻擊，最有效的方式是“只保留當所有探測器都處于工作模式時發生的探測事件產生的密鑰”，也即“當一個探測器進行死時間時，其他探測器也同步進入死時間狀態”。

針對上述死時間防御的措施，傳統的檢測方法是通過人為對被測QKD設備的相關代碼進行審查或者直接對被測QKD設備的探測信號進行分析。前者存在人為判斷的主觀因素對測試人員的代碼能力有要求，而且存在QKD運行代碼與送測代碼不一致的作假風險，即“兩套代碼”，后者存在被測QKD設備在測試時在探測器前端偽造數據的可能性。

發明內容

本發明提供一種QKD死時間防御措施檢測裝置，旨在改善上述問題。

本發明是這樣實現的，一種QKD死時間防御措施檢測裝置，被測QKD設備由QKD發送端及QKD接收端組成，QKD發送端由依次連接的激光器Ⅰ、誘騙態調制模塊及編碼模塊組成，QKD接收端依由解碼模塊及與解碼模塊連接的n個探測模塊，QKD發送端與QKD接收端之間通過量子信道連接，所述QKD死時間防御措施檢測裝置包括：

與若干探測模塊電連接的分析模塊，與激光器Ⅰ的同步信號連接的延時模塊，延時模塊與光源模塊電連接，光源模塊與誘騙態調制模塊光信號連接，人機交互模塊與光源模塊、延時模塊及分析模塊通訊通信連接。

進一步的，人機交互模塊用于輸入測試的前置參數；

在被測QKD設備采用主動編碼方式時，對接收被測QKD設備輸入的同步信號延時處理后發送給光源模塊，以使光源模塊輸入到被測QKD設備的光脈沖處于相位調制器調制電壓的穩定區；

光源模塊機基于同步信號產生光信號，其生成的光信號與被測QKD設備激光器發出光信號的頻率、脈寬及波長一致；

分析模塊基于被測QKD設備的死時間參數，對被測QKD設備輸入的探測輸出信號進行時域分析，驗證被測QKD設備是否做了死時間防御措施。