CN207691827U - 一种量子密钥分发一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种量子密钥分发一体机，包括：解码模块，用于解码收到的编码信息；探测模块，与所述解码模块连接；主板，与所述探测模块连接；第一随机数发生器，与所述主板连接；第二随机数发生器，与所述主板连接；第一数据接口，与所述主板连接；第二数据接口，与所述主板连接；发生模块，与所述主板连接，用于制备单光子源，能够实现在同一网络节点的同时进行量子密钥的分发与接收，不需要另外铺设网络，也不需要同时假设独立的发射端与接收端，组网方便，同时还降低了成本。

Description

一种量子密钥分发一体机

【技术领域】

本实用新型涉及量子加密通讯，尤其涉及量子密钥分发系统。

【背景技术】

当前量子加密通信技术中，COW协议和BB84协议都是量子通信技术中典型的通信协议。其中，COW协议又称相干一致的量子密钥通信协议，也是目前为止光纤相位量子密钥通信系统中相对比较成熟的一种量子通信协议。其主要工作原理如下：COW协议主要包括发送端Alice和接收端Bob，发送端主要作用是制备量子密钥分发所需的单光子源，并通过光脉冲编码相应的信息。接收端拥有一个干涉环（不同于经典的BB84协议，BB84协议的发射端也需要干涉环），用于解码经发送端编码过的信息，并且通过公共信道比对，在发送端和接收端产生安全的量子密钥。利用该最终生成的密钥可以对信息进行加密和解密，从而实现信息的安全性传输。因为量子态具有不可克隆性、不确定性和测量塌縮的特性，所以保证了所传送的密钥不可被有效地窃听，最终保证通过经典信道所传信息的绝对安全性。通过COW协议搭建的发送端和接收端进行密钥的传输及生成，就形成了一个点对点的量子密钥分发系统。

现有的技术中，基于COW协议及BB84协议的量子密钥分发系统都是单一的系统，如发送端和接收端是分立的系统。因为量子密钥分发系统都是点对点传输的，所以这种系统会带来一个很不方便的问题，如果有一个布网的地方既需要发送又需要接受密钥，那么不得不在这个地方同时放置两台设备（一个用于发送量子密钥信息，一个用于接受量子密钥信息）。这种方式不仅需要占用较大的组网空间，同时还增大了成本的投入，并且不利于量子密钥分发系统的集成化及功能多样化。

鉴于此，实有必要提出一种能够即接收密钥又能发送密钥的一体机。

【发明内容】

本实用新型提供了一种量子密钥分发一体机，可以在同一节点上上实现量子密钥的接收及分发。

根据本实用新型的量子密钥分发一体机，包括：解码模块，用于解码收到的编码信息；探测模块，与所述解码模块连接；主板，与所述探测模块连接；第一随机数发生器，与所述主板连接；第二随机数发生器，与所述主板连接；第一数据接口，与所述主板连接；第二数据接口，与所述主板连接；发生模块，与所述主板连接，用于制备单光子源。

进一步地，所述解码模块为干涉环。

进一步地，所述探测模块为单光子探测器。

进一步地，所述单光子探测器为双头单光子探测器。

进一步地，所述主板为带有LINUX操作系统的FPGA主板。

进一步地，所述第一随机数发生器为量子随机数发生器，用于与所述探测模块收到的量子信息进行比较。

进一步地，所述第二随机数发生器为量子随机数发生器，用于制备供单光子源发送的信息。

进一步地，所述第一数据接口为SFP接口，用于接收另一个量子密钥分发器的发送端发送过来的数据。

进一步地，所述第二数据接口为SFP接口，用于向另一个量子密钥分发器的接收端发送数据。

进一步地，所述发生模块为制备单光子源的子电路板。

通过本实用新型的量子密钥分发一体机，能够实现在同一网络节点的同时进行量子密钥的分发与接收，不需要另外铺设网络，也不需要同时假设独立的发射端与接收端，组网方便，同时还降低了成本。

【附图说明】

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型实现方法流程图。

【具体实施方式】

如图1所示，本实用新型量子密钥分发一体机包括：解码模块，用于解码收到的编码信息；探测模块，与所述解码模块连接；主板，与所述探测模块连接；第一随机数发生器，与所述主板连接；第二随机数发生器，与所述主板连接；第一数据接口，与所述主板连接；第二数据接口，与所述主板连接；发生模块，与所述主板连接，用于制备单光子源。本实施例中，所述解码模块为干涉环；所述探测模块为单光子探测器，而且是双头单光子探测器，接收端同时拥有两个单光子检测模块，一个用于探测发送端传送的密钥信息，另一个探测器用于探测干涉的诱骗态信息，进而保证密钥传输的安全性。带有诱骗态的量子密钥分发系统，可以避免窃听者偷听，具有更好的安全性。所述主板为带有LINUX操作系统的FPGA主板，方便各个模块的安装连接。所述第一随机数发生器为量子随机数发生器，用于与所述探测模块收到的量子信息进行比较。所述第二随机数发生器为量子随机数发生器，用于制备供单光子源发送的信息。所述第一数据接口为SFP接口，用于接收另一个量子密钥分发器的发送端发送过来的数据。所述第二数据接口为SFP接口，用于向另一个量子密钥分发器的接收端发送数据。所述发生模块为制备单光子源的子电路板，方便与所述主板安装连接。

如图2所示，总体而言本实用新型量子密钥分发一体机在工作时整体包括如下步骤：

a. 解码接收到的编码信息；

b. 通过所述解码的信息生成量子密钥；

c. 接收第一经典信道传来的信息；

d. 制备量子密钥并发送；

e. 通过第二经典信道传输信息。

具体而言，本实施例中，所述量子密钥分发一体机收到其他发射端发来的信息，所述发来的信息包括量子信道发来的编码信息及经典信道发来的其他信息。所述量子密钥分发一体机的所述干涉环解码接收到的编码信息；解码后的所述编码信息经单光子探测器转换为量子密钥信息，使用所述双头单光子探测器获取相应的量子密钥信息并传送给FPGA主板，所述第一随机数发生器将产生的随机数发送给所述FPGA主板，所述FPGA主板通过获取的随机数与所述量子信息进行比对，生成相应的量子密钥。所述一体机通过所述第一经典信道接收所述其他信息，所述其他信息通过所述第一数据接口传入所述一体机，所述第一数据接口是SFP接口，并实现经典信息的互相比对，完成误码率评判，最终通过比对信息形成安全密钥。

所述FPGA主板获取所述第二随机数发生器产生的量子随机数，通过所述第二随机数发生器产生的随机数制备量子密钥，并通过所述制备单光子源的子电路板编码成量子密钥信息并发送给另一接收端，在BB84协议下，可以增设一个干涉环，通过所述干涉环完成编码，最后通过所述子电路板发送给另一接收端。所述一体机通过所述第二数据接口及所述第二经典信道将所述一体机对外发送的除量子密钥信息外的数据信息传送给另一接收端。

通过上述步骤，所述量子密钥分发一体机实现对另一发射端发来量子密钥的接收，同时可以向另一接收端发送量子密钥，大大节约成本，同时避免冗余布线的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种量子密钥分发一体机，其特征在于，包括：

解码模块，用于解码收到的编码信息；

探测模块，与所述解码模块连接；

主板，与所述探测模块连接；

第一随机数发生器，与所述主板连接；

第二随机数发生器，与所述主板连接；

第一数据接口，与所述主板连接；

第二数据接口，与所述主板连接；

发生模块，与所述主板连接，用于制备单光子源。

2.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述解码模块为干涉环。

3.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述探测模块为单光子探测器。

4.根据权利要求3所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述单光子探测器为双头单光子探测器。

5.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述主板为带有LINUX操作系统的FPGA主板。

6.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述第一随机数发生器为量子随机数发生器，用于与所述探测模块收到的量子信息进行比较。

7.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述第二随机数发生器为量子随机数发生器，用于制备供单光子源发送的信息。

8.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述第一数据接口为SFP接口，用于接收另一个量子密钥分发器的发送端发送过来的数据。

9.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述第二数据接口为SFP接口，用于向另一个量子密钥分发器的接收端发送数据。

10.根据权利要求1所述的量子密钥分发一体机，其特征在于，所述发生模块为制备单光子源的子电路板。