CN114884575A - 一种可靠性增强的双向qkd系统及其光纤链路监测方法 - Google Patents
一种可靠性增强的双向qkd系统及其光纤链路监测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114884575A CN114884575A CN202210702012.3A CN202210702012A CN114884575A CN 114884575 A CN114884575 A CN 114884575A CN 202210702012 A CN202210702012 A CN 202210702012A CN 114884575 A CN114884575 A CN 114884575A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber link
- optical
- signal
- scattering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 76
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 17
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005610 quantum mechanics Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/70—Photonic quantum communication
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可靠性增强的双向QKD系统及其光纤链路监测方法，其中允许仅对双向QKD系统的软件控制模块进行改进，在QKD系统正常执行QKD过程之余实现OTDR功能，实时保证QKD过程的可靠性。其中，借助其单光子探测器实现对背向瑞利散射光信号的探测，可以获得更高的时间分辨率和更远的动态范围，从而有效避免探测盲区。与现有技术相比，本发明无需改变原有光路结构，且易于实现，能够以极低成本和简单的控制过程，实现QKD系统可靠性的提升。
Description
技术领域
本发明涉及量子光学和量子信息领域，特别涉及一种可靠性增强的双向QKD系统及其光纤链路监测方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，在军事、金融乃至日常的生活中，人们对于信息安全的问题越来越重视，对于保密通信的要求越来越高。QKD具有经典密码学所无法比拟的优势，其安全性基于量子力学的基本原理，能够提供理论上无条件安全的密钥传输。目前量子密钥分发技术的研究正在朝着工程化、实用化的方向发展。实用化的QKD系统对可靠性提出了较高的要求。然而，尽管QKD具有理论上无条件安全性，但是其系统比较脆弱，并不意味着绝对可靠。在QKD实用化工程中，增加针对现实系统攻击提高其可靠性，使其更进一步实现理论上的“无条件安全”，仍然是目前该领域的研究重点之一。另外，QKD系统需要通过长距离的光纤进行传输，光纤在外界传输过程中可能会受到自然灾害、人为或者鸟兽的破坏，使得链路出现故障，导致通信中断，所以在通信过程中进行有效的光纤安全监测，及时地对通信系统进行维修养护也是非常重要的。
针对光纤断点的实时监测问题，常用光时域反射仪(OTDR)实现对光纤的实时监测。例如，图1示出了一种光缆问题的预告警方法及装置，其中通过将光纤的OTDR曲线与预先存储的同一光纤的参考曲线进行比较来判断光缆是否存在问题。图2示出了一种光缆网络反窃听的装置及方法，其中利用波分复用单元将监测信号与通信信号进行复用，通过比较OTDR光纤线路衰减曲线数据来进行预警。目前传统所使用的接收端探测器多为工作于线性模式下的光电管，诸如PIN管、雪崩光电二极管、光电倍增管(PMT)等，这些传统探测器由于自身的高噪声限制了其所能测量的最大动态范围、最高分辨率等各项性能。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种可靠性增强的双向QKD系统及QKD系统光纤链路监测方法。借助本发明，允许通过对双向QKD系统中发送方和接收方的软件控制模块的改进，能够基于QKD系统原有的硬件结构，实现对其光纤链路的状态监测，甚至允许以时分的方式在QKD系统正常执行QKD过程之余，实现OTDR功能，实时保证QKD过程的安全性和可靠性。其中，根据本发明的双向QKD系统借助其单光子探测器实现对背向瑞利散射光信号的探测，可以获得更高的时间分辨率和更远的动态范围，从而有效避免探测盲区。与现有技术相比，本发明无需改变原有光路结构，且易于实现，能够以极低成本和简单的控制过程，实现QKD系统安全性和可靠性的提升。
具体而言，本发明的第一方面涉及一种可靠性增强的双向QKD系统，其包括Alice端、Bob端及连接于两者之间的光纤链路；
所述Alice端包括第一发送方和第一接收方，所述Bob端包括第二发送方和第二接收方；
所述第一发送方被设置用于生成并向光纤链路发送第一光脉冲序列，其中，所述第一光脉冲序列包括第一信号光脉冲和第一探测光脉冲；
所述第二接收方被设置用于接收第一信号光脉冲并对其进行解码；
所述第一接收方被设置用于接收第一探测光信号在光纤链路上形成的第一背向瑞利散射光信号，借助单光子探测器获取所述第一背向瑞利散射光信号的光子计数Ni，同时获取所述第一背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pi，i＝1、...、n，利用所述光子计数Ni和形成位置信息Pi计算得到散射关系曲线，并根据所述散射关系曲线监测光纤链路的状态。
进一步地，所述第二发送方被设置用于生成并向光纤链路发送第二光脉冲序列，其中，所述第二光脉冲序列包括第二信号光脉冲和第二探测光脉冲；
所述第一接收方被设置用于接收第二信号光脉冲并对其进行解码；
所述第二接收方被设置用于接收第二探测光信号在光纤链路上形成的第二背向瑞利散射光信号，借助单光子探测器获取所述第二背向瑞利散射光信号的光子计数Nj，同时获取所述第二背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pj，j＝1、...、m，利用所述光子计数Nj和形成位置信息Pj计算得到散射关系曲线，并根据所述散射关系曲线监测光纤链路的状态。
进一步地，所述发送方包括激光光源、编码器和衰减模块，所述激光光源被设置用于生成激光脉冲，所述编码器被设置用于对激光脉冲进行编码和调节脉宽，所述衰减模块被设置用于对激光脉冲提供不同的衰减；并且，
所述接收方包括时间数字转换器和单光子探测器，其中，所述时间数字转换器被设置用于记录单光子探测器的探测结果，以允许所述接收方根据探测光脉冲及相应的背向瑞利散射光信号之间的时间差，计算得到形成位置信息。
进一步地，第一发送方和第一接收方通过第一环形器连接光纤链路，且第二发送方和第二接收方通过第二环形器连接光纤链路。
进一步地，所述信号光脉冲和探测光脉冲具有不同的光强和脉宽。
进一步地，所述衰减模块被设置成，使到达单光子探测器的背向瑞利散射光信号的功率小于或等于单光子探测器的典型值Peff；以及/或者，所述衰减模块包括可调光衰减器；以及/或者，所述激光光源具有1550nm的波长。
进一步地，所述接收方被设置成，如果所述散射关系曲线上存在尖峰，则判断光纤链路上存在断点或连接变差区域，和/或如果所述散射关系曲线上存在斜率变化区域，则判断光纤链路被窃听攻击；以及/或者，在所述散射关系曲线中，横坐标为形成位置信息Pi，纵坐标为Ni/N0，N0为单光子探测器的本底噪声。
本发明的第二方面涉及一种QKD系统光纤链路监测方法，其包括以下步骤：
由Alice端和/或Bob端向光纤链路输入探测光脉冲；
利用单光子探测器获取探测光信号在光纤链路上形成的背向瑞利散射光信号的光子计数Ni，同时获取所述背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pi，i＝1、...、n；
利用所述光子计数Ni与形成位置信息Pi得到散射关系曲线，并根据所述散射关系曲线监测光纤链路的状态；
其中，所述探测光脉冲的功率被选择成使其形成的背向瑞利散射光信号在到达单光子探测器时的功率小于或等于单光子探测器的典型值Peff。
进一步地，可以利用Alice端和/或Bob端中的编码器调节探测光脉冲的脉宽，并且利用Alice端和/或Bob端中的可调光衰减器为探测光脉冲提供衰减。
优选地，本发明的监测方法可以借助上述双向QKD系统来实现。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图来获得其他的附图。
图1示出了现有技术中的一种光缆问题的预告警方法及装置；
图2示出了现有技术中的一种光缆网络反窃听的装置及方法；
图3原理性地示出了一种双向QKD系统的结构；
图4示出了双向QKD系统的一种典型示例；
图5示出了用于本发明的发送方的光脉冲序列的一种优选示例；
图6示出了光纤链路处于理想状态下的散射关系曲线；
图7和8分别示出了光纤链路中出现不同问题时的散射关系曲线。
具体实施方式
在下文中，本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此，本发明不限于本文公开的实施例。
本发明在现有双向QKD系统的基础上，提出了一种能够对其光纤链路进行实施监测的方案，其中使得无需对原有QKD系统的硬件结构进行任何改变，仅通过在其软件控制部分增加相应功能，即可在双向QKD系统中实现光纤链路监控功能，实时监测到光纤断点、窃听攻击等事件的发生，从而实现一种安全性得到增强的双向QKD系统。
图3原理性地示出了一种双向QKD系统，图4示出了双向QKD系统的一种典型示例。
如图所示，双向QKD系统包括Alice端(User1)和Bob端(User2)，其中，Alice端和Bob端均同时设置有用于发射信号光脉冲的发送方和用于接收并对信号光脉冲进行解码的接收方。因此，双向QKD系统中的两个用户端均同时具备QKD编码和解码功能，允许进行双向的量子密钥分发过程。
发送方可以包括激光光源、编码器和衰减模块。
激光光源用于生成激光脉冲。在图4的示例中，激光光源可以包括四个激光器，例如分布式反馈激光器(DFB)，用于输出四路偏振光脉冲。其中，激光器还可以生成不同强度的光脉冲，以用于实现信号态、诱骗态和真空态。
在优选示例中，激光光源可以具有1550nm的中心波长。
编码器用于根据量子密钥分发(例如BB 84)协议对激光脉冲进行QKD编码(例如偏振编码、相位编码和/或强度编码)，形成承载有编码信息的信号光脉冲。在图4的示例中，编码器可以包括两个偏振分束器PBS、一个偏振控制器PC和分束器BS，其中，偏振分束器和偏振控制器被设置用于对激光光源输出的四路偏振光脉冲进行调制，分束器则被设置用于使经调制的光脉冲合束形成信号光脉冲。
衰减模块用于为信号光脉冲提供相应的衰减，以满足BB84协议的要求，例如使信号光脉冲以单光子水平发射至光纤链路中。在图4的示例中，衰减模块可以包括可调光衰减器。
继续参见图3和4，接收方可以包括解码器、光探测模块和TDC(时间数字转换器)。
解码器用于对接收到的信号光脉冲进行解码。在图4的示例中，解码器可以具有与编码器相同的结构。
光探测模块用于对经解码器输出的光脉冲进行探测。在图4的示例中，光探测模块可以包括四路单光子探测器，例如InGaAs单光子探测器。
TDC用于记录光探测模块的探测结果。在图4的示例中，TDC设置在单光子探测器之后，用于记录单光子探测器的探测结果。
在双向QKD系统中，同一用户端中的发送方和接收方可以通过例如环形器连接光纤链路，因此，发送方中生成的光脉冲能够通过环形器输入到光纤链路中，同时由光纤链路输入的光脉冲能够通过环形器输入到接收方中，从而允许借助同一光纤链路实现双向执行QKD过程。
在本发明的双向QKD系统中，通过控制编码器和衰减模块，使得发送方除了能够生成用于QKD过程的信号光脉冲，还能够生成探测光脉冲，用于执行OTDR过程，对光纤链路进行监控。
本领域技术人员能够理解，发送方可以在一段时间内单独发射探测光脉冲，以专门对光纤链路进行检测。还可以优选地在发射信号光脉冲的时间间隙内发射探测光脉冲，由此在正常执行QKD过程的同时，实时对光纤链路进行监测。
图5示出了用于本发明的发送方的光脉冲序列的一种优选示例。如图所示，可以通过控制例如Alice端的发送方中的编码器和可调光衰减器，使其向光纤链路发送光脉冲序列，其中，该光脉冲序列同时包含有信号光脉冲和探测光脉冲。在图5的优选示例中，信号光脉冲和探测光脉冲均为周期信号，且可以具有不同的脉宽和光强(功率)。
光脉冲序列中的信号光脉冲经光纤链路传输至例如Bob端，并由Bob端中的接收方进行解码，由此完成QKD过程。
光脉冲序列中的探测光脉冲在光纤链路传输过程中会产生与光传输方向相反的散射光信号(即“背向瑞利散射光信号”)，其功率满足以下关系式：
其中，PO，eff为探测光脉冲在进入光纤链路时的峰值功率，S为背向瑞利散射因子，αs为光纤衰减系数，vg为光脉冲的群速度，Δt为脉宽，L为在光纤链路中的传输距离。
在双向QKD系统中，由探测光脉冲在光纤链路中形成的背向瑞利散射光信号将会沿光纤链路返回Alice端。在Alice端中，背向瑞利散射光信号将会经由环形器进入接收方，接收方中的单光子探测器对其进行探测生成探测结果，以允许获得背向瑞利散射光信号的光子计数N。
借助TDC记录单光子探测器对背向瑞利散射光信号的探测结果，由此允许获知所探测到的背向瑞利散射光信号与其相应的探测光信号之间的时间差，进而得到此背向瑞利散射光信号在光纤链路中的传输时间，因此结合其在光纤链路中的传输速度，可以最终确定此背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置相对于Alice端的距离，即得知背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息P。
根据背向瑞利散射光信号的强度信息(例如到达单光子探测器的散射光信号的光子计数N)及其形成位置信息P，可以获得光纤链路上的背向瑞利散射光信号分布情况，即“散射关系曲线”。
优选地，本发明的散射关系曲线可以以形成位置信息P(即关于输入端的距离)为横坐标，以N/N0作为纵坐标，其中，N为背向瑞利散射光信号的单光子探测计数，N0为单光子探测器的本底噪声。
在本发明中，需要根据光纤链路长度和接收方的单光子探测器，控制发送方中的可调光衰减器作用于探测光脉冲上的衰减值，使得由单光子探测器探测的背向瑞利散射光信号的功率小于或等于单光子探测器的典型值Peff(最大计数率对应的光功率)，其中，背向瑞利散射光信号的功率P可以根据下列关系式计算获得：
P0为探测光脉冲(例如通过环形器)进入光纤链路时的功率。
图6示出了光纤链路处于理想状态下的散射关系曲线，图7和8分别示出了光纤链路中出现不同问题时的散射关系曲线。
对比图6-8可以看出：当光纤链路中出现光纤断点或部分连接变差等影响QKD性能的因素时，基于本发明所得到的散射关系曲线上会出现明显的尖峰；当光纤链路中出现长度变化或衰减变化等可能指示窃听攻击存在的因素时，由于光纤衰减系数变化，基于本发明所得到的散射关系曲线上会出现斜率变化。
因此，可以借助这种散射关系曲线，实时监测光纤链路的状态，及时获知光纤连接问题或者窃听攻击的发生，从而提高双向QKD系统的安全性和可靠性。
综上可知，通过对双向QKD系统中发送方和接收方的软件控制模块的改进，可以借助QKD系统原有的硬件结构，实现对其光纤链路的状态监测，甚至允许以时分的方式在QKD系统正常执行QKD过程之余，实现OTDR功能，实时保证QKD过程的安全性和可靠性。其中，根据本发明的双向QKD系统借助其单光子探测器实现对背向瑞利散射光信号的探测，可以获得更高的时间分辨率和更远的动态范围，从而有效避免探测盲区。与现有技术相比，本发明无需改变原有光路结构，且易于实现，能够以极低成本和简单的控制过程，实现QKD系统安全性和可靠性的提升。
基于上文还能注意到，本发明还公开了一种借助单光子探测器实现的光纤链路监测方法，其尤其适合借助上述双向QKD系统来实现。
在本发明的光纤链路监测方法中，首先可以控制用户端(例如Alice端或Bob端)生成探测光脉冲，并将探测光脉冲输入到光纤链路中。
如前所述那样，可以在一段时间内单独生成探测光脉冲以专门执行OTDR功能，也可以生成同时包含探测光脉冲和信号光脉冲的光脉冲序列，以时分复用的方式同时在QKD系统中执行QKD过程和OTDR过程。
并且，可以通过控制发送方中的编码器和可调光衰减器，调节光脉冲的脉宽和强度，以形成不同于信号光脉冲的探测光脉冲。
随后，可以将探测光信号在光纤链路上传播时形成的背向瑞利散射光信号输入至同一用户端中的接收方，利用单光子探测器对其进行探测以获取背向瑞利散射光信号的光子计数Ni，同时利用TDC记录单光子探测器的探测结果，以计算得到背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pi。
由此，可以利用背向瑞利散射光信号的光子计数Ni与其形成位置信息Pi得到有关光纤链路的散射关系曲线，并根据散射关系曲线上是否存在尖峰或者斜率变化区域来判断光纤链路状态的变化。
其中，可以借助发送方将探测光脉冲的功率调节成，使其在光纤链路上形成的背向瑞利散射光信号在到达单光子探测器时的功率小于或等于单光子探测器的典型值Peff。
尽管前面结合附图通过具体实施例对本发明进行了说明，但是，本领域技术人员容易认识到，上述实施例仅仅是示例性的，用于说明本发明的原理，其并不会对本发明的范围造成限制，本领域技术人员可以对上述实施例进行各种组合、修改和等同替换，而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种可靠性增强的双向QKD系统，其包括Alice端、Bob端及连接于两者之间的光纤链路；
所述Alice端包括第一发送方和第一接收方，所述Bob端包括第二发送方和第二接收方；
所述第一发送方被设置用于生成并向光纤链路发送第一光脉冲序列，其中，所述第一光脉冲序列包括第一信号光脉冲和第一探测光脉冲；
所述第二接收方被设置用于接收第一信号光脉冲并对其进行解码；
所述第一接收方被设置用于接收第一探测光信号在光纤链路上形成的第一背向瑞利散射光信号，借助单光子探测器获取所述第一背向瑞利散射光信号的光子计数Ni，同时获取所述第一背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pi，i＝1、...、n，利用所述光子计数Ni和形成位置信息Pi计算得到散射关系曲线，并根据所述散射关系曲线监测光纤链路的状态。
2.如权利要求1所述的双向QKD系统，其中，所述第二发送方被设置用于生成并向光纤链路发送第二光脉冲序列，其中，所述第二光脉冲序列包括第二信号光脉冲和第二探测光脉冲；
所述第一接收方被设置用于接收第二信号光脉冲并对其进行解码；
所述第二接收方被设置用于接收第二探测光信号在光纤链路上形成的第二背向瑞利散射光信号，借助单光子探测器获取所述第二背向瑞利散射光信号的光子计数Nj，同时获取所述第二背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pj，j＝1、...、m，利用所述光子计数Nj和形成位置信息Pj计算得到散射关系曲线，并根据所述散射关系曲线监测光纤链路的状态。
3.如权利要求1或2所述的双向QKD系统，其中，所述发送方包括激光光源、编码器和衰减模块，所述激光光源被设置用于生成激光脉冲，所述编码器被设置用于对激光脉冲进行编码和调节脉宽，所述衰减模块被设置用于对激光脉冲提供不同的衰减；并且，
所述接收方包括时间数字转换器和单光子探测器，其中，所述时间数字转换器被设置用于记录单光子探测器的探测结果，以允许所述接收方根据探测光脉冲及相应的背向瑞利散射光信号之间的时间差，计算得到形成位置信息。
4.如权利要求1或2所述的双向QKD系统，其中，第一发送方和第一接收方通过第一环形器连接光纤链路，且第二发送方和第二接收方通过第二环形器连接光纤链路。
5.如权利要求1或2所述的双向QKD系统，其中，所述信号光脉冲和探测光脉冲具有不同的光强和脉宽。
6.如权利要求3所述的双向QKD系统，其中：
所述衰减模块被设置成，使到达单光子探测器的背向瑞利散射光信号的功率小于或等于单光子探测器的典型值Peff；以及/或者，
所述衰减模块包括可调光衰减器；以及/或者，
所述激光光源具有1550nm的波长。
7.如权利要求1或2所述的双向QKD系统，其中，所述接收方被设置成，如果所述散射关系曲线上存在尖峰，则判断光纤链路上存在断点或连接变差区域，和/或如果所述散射关系曲线上存在斜率变化区域，则判断光纤链路被窃听攻击；以及/或者，
在所述散射关系曲线中，横坐标为形成位置信息Pi，纵坐标为Ni/N0，N0为单光子探测器的本底噪声。
8.一种QKD系统光纤链路监测方法，其包括以下步骤：
由Alice端和/或Bob端向光纤链路输入探测光脉冲；
利用单光子探测器获取探测光信号在光纤链路上形成的背向瑞利散射光信号的光子计数Ni，同时获取所述背向瑞利散射光信号在光纤链路上的形成位置信息Pi，i＝1、...、n；
利用所述光子计数Ni与形成位置信息Pi得到散射关系曲线，并根据所述散射关系曲线监测光纤链路的状态；
其中，所述探测光脉冲的功率被选择成使其形成的背向瑞利散射光信号在到达单光子探测器时的功率小于或等于单光子探测器的典型值Peff。
9.如权利要求8所述的监测方法，其中，利用Alice端和/或Bob端中的编码器调节探测光脉冲的脉宽，并且利用Alice端和/或Bob端中的可调光衰减器为探测光脉冲提供衰减。
10.借助如权利要求1-7中任一项所述的双向QKD系统来实现。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210702012.3A CN114884575A (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种可靠性增强的双向qkd系统及其光纤链路监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210702012.3A CN114884575A (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种可靠性增强的双向qkd系统及其光纤链路监测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114884575A true CN114884575A (zh) | 2022-08-09 |
Family
ID=82681423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210702012.3A Pending CN114884575A (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种可靠性增强的双向qkd系统及其光纤链路监测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114884575A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1989447A (zh) * | 2004-07-28 | 2007-06-27 | Magiq技术公司 | 具有后向散射抑制的双向qkd系统 |
| CN101488805A (zh) * | 2008-01-15 | 2009-07-22 | 电子科技大学 | 光纤扰动探测方法及装置 |
| CN101820343A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-09-01 | 北京邮电大学 | 一种量子通讯保密的方法及其系统 |
| CN103513257A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-15 | 中国科学技术大学 | 一种基于双工作波长的直接探测测风激光雷达系统及测风方法 |
| CN107070561A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-08-18 | 北京大学 | 基于双路即插即用qkd系统的信道复用装置 |
| CN110719128A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-21 | 安徽问天量子科技股份有限公司 | 光纤窃听可感知定位的检测装置及方法 |
| CN113203475A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 南京工业职业技术大学 | 一种光子计数目标高效率高分辨力深度重建方法 |
-
2022
- 2022-06-20 CN CN202210702012.3A patent/CN114884575A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1989447A (zh) * | 2004-07-28 | 2007-06-27 | Magiq技术公司 | 具有后向散射抑制的双向qkd系统 |
| CN101488805A (zh) * | 2008-01-15 | 2009-07-22 | 电子科技大学 | 光纤扰动探测方法及装置 |
| CN101820343A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-09-01 | 北京邮电大学 | 一种量子通讯保密的方法及其系统 |
| CN103513257A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-15 | 中国科学技术大学 | 一种基于双工作波长的直接探测测风激光雷达系统及测风方法 |
| CN107070561A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-08-18 | 北京大学 | 基于双路即插即用qkd系统的信道复用装置 |
| CN110719128A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-21 | 安徽问天量子科技股份有限公司 | 光纤窃听可感知定位的检测装置及方法 |
| CN113203475A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 南京工业职业技术大学 | 一种光子计数目标高效率高分辨力深度重建方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 闫瑞;洪占勇;刘建宏;余刚;: "基于时分复用技术的量子密钥分发系统", 量子电子学报, no. 06, 15 November 2018 (2018-11-15) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3829602B2 (ja) | 暗号鍵配布装置 | |
| CN108365953B (zh) | 基于深度神经网络的自适应差分相移量子密钥分发系统及其实现方法 | |
| Chen et al. | Toward long-distance underwater wireless optical communication based on a high-sensitivity single photon avalanche diode | |
| US7242775B2 (en) | Optical pulse calibration for quantum key distribution | |
| US11522689B2 (en) | Quantum key distribution device capable of being configured with multiple protocols | |
| US7796896B2 (en) | Secure optical communication | |
| CN101820343A (zh) | 一种量子通讯保密的方法及其系统 | |
| CN109661793B (zh) | 量子加密密钥输出装置、量子加密密钥通信系统和量子加密密钥输出方法 | |
| CN110620655B (zh) | 一种偏振复用双向量子密钥分发方法与系统 | |
| CN210839602U (zh) | 一种量子密钥发射机及量子密钥分发系统 | |
| CN109088716B (zh) | 一种基于垂直表面激光器的双向混沌通信系统 | |
| US7809269B2 (en) | Systems and methods for multiplexing QKD channels | |
| CN112769554B (zh) | 一种量子经典融合传输的噪声处理系统及噪声处理方法 | |
| CN110912617B (zh) | 提升水下连续变量量子密钥分发的增减光子系统及其实现方法 | |
| CN107070561B (zh) | 基于双路即插即用qkd系统的信道复用装置 | |
| CN209517162U (zh) | 一种偏振复用双向量子密钥分发系统 | |
| CN111162866A (zh) | 一种基于模分复用的量子-经典共纤传输的系统和方法 | |
| Zhu et al. | Optical steganography of code-shift-keying OCDMA signal based on incoherent light source | |
| CN114884575A (zh) | 一种可靠性增强的双向qkd系统及其光纤链路监测方法 | |
| CN210839597U (zh) | 一种基于模分复用的量子-经典共纤传输的系统 | |
| Bromage et al. | Relative impact of multiple-path interference and amplified spontaneous emission noise on optical receiver performance | |
| JP2005130194A (ja) | 量子暗号通信システムおよび送信者側送受信装置 | |
| JP4763166B2 (ja) | 光信号伝送装置及び光信号伝送装置の光信号伝送方法 | |
| JP2005130194A6 (ja) | 量子暗号通信システムおよび送信者側送受信装置 | |
| US20240106543A1 (en) | Transmission control techniques in quantum cryptographic communication system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |