CN101814988A - 双向量子密钥产生接收装置及其产生接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双向量子密钥产生接收装置及其产生接收方法，由至少两个量子密码收发一体机组成，所述至少两个量子密码收发一体机通过传输信道连接在一起。量子密码收发一体机包括量子信道的发射装置和接收装置，同步信道的发射装置和接收装置，量子信道的发射装置和接收装置和同步信道的发射装置和接收装置分别通过用于选择性地控制光传输通道，使之能够在路径上相互区别，并且使不同端口入射的光从分别对应的不同端口出射的光路径选择器件相连。本发明提供了一种密钥产生速率更高，更加安全的双向量子密钥产生接收装置。

Description

双向量子密钥产生接收装置及其产生接收方法

技术领域

本发明涉及密钥产生装置，具体涉及一种量子密钥装置。

背景技术

密码术作为保障通信安全的一种重要手段，一直被通信领域所关注和不断发展，而由于经典密钥所存在的无法保证无条件安全性的弊端，量子密钥作为一种新兴的密码术正在逐步占领通信安全领域的最高点；量子力学中的测不准原理和量子不可克隆性定理在理论上保证了量子密钥的无条件安全性，用量子密钥给信息加密，在理论上是不可被破取的；通信双方能够很容易的发现窃听者并终止此次通信；而信息加密过程就要靠量子密钥产生和分发系统来实现。量子密钥的产生速率是量子密钥系统的一个关键因素，它直接关系到能否对信息进行有效加密，并且对能不能形成更为复杂的加密体系，能否进一步提高其加密安全性有着深远意义。目前的量子密钥系统，普遍都存在密钥产生速率不够高的缺点，而广大科研人员都在努力寻找着提高密钥产生速率的方法，主要有：(1)真正单光子源的寻找，实验中用的光源通常是具有泊松分布的高度衰减激光脉冲，而实现真正单光子源是提高量子比特率，使量子保密通信走向实用化的关键；实现理想单光子非常困难。(2)通信协议的改进，但在改进协议以为获得更高的密钥传输速率的同时可能会导致安全性能的削弱。(3)在信号处理上等相关技术层面上，利用交织技术和差值技术扩展随机序列从而达到增加密钥速率的方法，并没有在本质上提高密钥速率。(4)其他诸如通过减少光纤损耗、色散、脉冲宽度、单光子探测器的暗计数来降低误码率，增加密钥产生量的方法显然也不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种密钥产生速率更高，更加安全的双向量子密钥产生接收装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

双向量子密钥产生接收装置，由至少两个量子密码收发一体机组成，所述至少两个量子密码收发一体机通过传输信道连接在一起。

双向量子密钥产生接收装置，所述量子密码收发一体机包括量子信道的发射装置和接收装置，同步信道的发射装置和接收装置，量子信道的发射装置和接收装置和同步信道的发射装置和接收装置分别通过用于选择性地控制光传输通道，使之能够在路径上相互区别，并且使不同端口入射的光从分别对应的不同端口出射的光路径选择器件相连。

双向量子密钥产生接收装置，所述的光路径选择器件为光环行器。

双向量子密钥产生接收装置，所述的光路径选择器件为波分复用器。

双向量子密钥产生接收装置，所述的光路径选择器件为光栅。

双向量子密钥产生接收装置，所述的传输通道为至少一条光纤。

双向量子密钥产生接收装置，所述的传输通道为自由空间。

双向量子密钥产生和接收方法，产生发射方法为：通信双方的量子信道发射装置和同步信道发射装置分别发出信号光和同步光，信号光和同步光通过各自的光路径选择器件，由光路径选择器控制光从与传输信道相连接的端口出射并进行远距离传输。

接收方法为：双方发出的信号光和同步光经过传输信道后到达对方，又分别通过各自的光路径选择器，由光路径选择器控制并分别进入量子信道接收装置和同步信道接收装置，并对光信号进行采集。

双向量子密钥产生装置基于量子密码收发一体机，每一套系统都含有独立的发射方和接收方，任何一套系统都可以和其余的系统相连。区别于普通的单向系统，即每套系统只能在发射方或接收方中选择一个而且只能是一个角色担当，每一套双向系统都可以同时作发射方和接收方，即对于任何一套系统，其发射和接收是完全独立进行的，两者之间不会相互影响制约，这就相当于在任一组通信方的任一套设备中，时刻都在进行发射和接收两个过程，这样就能在相同的时间内产生比原来单向系统多1倍的密钥量，因此提高了密钥产生速率，能够实现更复杂的加密体系。

附图说明

图1为装置示意简图。

图2为一种典型的光路径选择器。

图3为装置结构示意框图。

具体实施方式

参见图1、2、3所示。

双向量子密钥产生接收装置，包括量子密码收发一体机，量子密码收发一体机包括量子信道的发射装置102、202和接收装置101、201，量子信道的发射装置102、202对应有端口112、212，量子信道的接收装置101、201对应有端口111、211；还包括同步信道的发射装置106、206和接收装置107、207，同步信道的发射装置106、206对应有端口114、214，同步信道的接收装置107、207对应有端口115、215。量子信道的发射装置102、202和接收装置101、201和同步信道的发射装置106、206和接收装置107、207分别通过光路径选择器件103、203、105、205连接，装置由两个量子密码收发一体机构成，两个量子密码收发一体机通过传输信道301连接在一起。传输信道301为光纤。

在双向运行过程中，用户甲的量子信道发射装置102发出特定的信号光，从112口进入，通过光路径选择器件103由端口113发出；相同的，同步信道发射装置106的同步光经过105由端口116发出，经过传输信道301；到达用户乙时，信号光通过装置203达到用户乙的量子信道接收装置201，同步光通过装置205达到用户乙的经典接收装置207；以上所列是一个单向过程，而在本发明中，于此同时，用户乙也像用户甲一样从他自己的发射装置202和206发出信号光和同步光，通过传输信道分别达到用户甲的接收装置101和107；即双方在发射光信号的同时也在接收从对方发射过来的光信号，本发明强调的是这个发射和接收过程是同时进行而且相互独立的，区别于其他的，在接收同时不能发射或是在发射同时不能接收的单向密钥装置。

对于多用户系统，在每套设备中装上线路选择系统，即用来选择与另外任意一个用户相连产生密钥的节点号，即可实现任意两点之间的通信。

实施例2

传输信道301是自由空间。其余同实施例1。

实施例3

在光纤中传播时，可用独立的两根光纤分别作为量子信道和同步信道作为传输，或是通过波分复用器将信号光和同步光耦合，经过单根光纤传输，到达用户乙时，再用一个波分复用器将两束光分离成信号光和同步光，用户甲和乙所选取的波分复用器须保持一致，从而保证双方光信号的波长相同。其余同实施例1。

Claims (8)

1.双向量子密钥产生接收装置，其特征在于由至少两个量子密码收发一体机组成，所述至少两个量子密码收发一体机通过传输信道连接在一起。

2.根据权利要求1所述的双向量子密钥产生接收装置，其特征在于所述量子密码收发一体机包括量子信道的发射装置和接收装置，同步信道的发射装置和接收装置，量子信道的发射装置和接收装置和同步信道的发射装置和接收装置分别通过用于选择性地控制光传输通道，使之能够在路径上相互区别，并且使不同端口入射的光从分别对应的不同端口出射的光路径选择器件相连。

3.根据权利要求1所述的双向量子密钥产生接收装置，其特征在于所述的光路径选择器件为光环行器。

4.根据权利要求1所述的双向量子密钥产生接收装置，其特征在于所述的光路径选择器件为波分复用器。

5.根据权利要求1所述的双向量子密钥产生接收装置，其特征在于所述的光路径选择器件为光栅。

6.根据权利要求1所述的双向量子密钥产生接收装置，其特征在于所述的传输通道为至少一条光纤。

7.根据权利要求1所述的双向量子密钥产生接收装置，其特征在于所述的传输通道为自由空间。

8.双向量子密钥产生和接收方法，其特征在于：

产生发射方法为：通信双方的量子信道发射装置和同步信道发射装置分别发出信号光和同步光，信号光和同步光通过各自的光路径选择器件，由光路径选择器控制光从与传输信道相连接的端口出射并进行远距离传输。

接收方法为：双方发出的信号光和同步光经过传输信道后到达对方，又分别通过各自的光路径选择器，由光路径选择器控制并分别进入量子信道接收装置和同步信道接收装置，并对光信号进行采集。

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