ES2340000T3 - Sistema y procedimiento para la transmision segura de codigo binario por codificacion en fase y en intensidad. - Google Patents
Sistema y procedimiento para la transmision segura de codigo binario por codificacion en fase y en intensidad. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de transmisión óptica de un código binario que comprende un emisor y un receptor y una línea de recepción que se extiende entre el citado emisor y el citado receptor, comprendiendo el citado emisor: - medios de generación (SPU) dispuestos para generar una señal electromagnética que tiene magnitudes físicas; - medios de modificación de emisión (AT1, DP, MP1) dispuestos para modificar al menos una magnitud física que caracteriza la citada señal electromagnética en función del citado código binario con el fin de generar una señal modificada de emisión; estando dispuesta la citada línea de transmisión (CQ) para transmitir la citada señal modificada de emisión hacia el citado receptor; comprendiendo el citado receptor - medios de modificación de recepción (AT2, MP2, OL2) dispuestos para modificar la citada señal modificada de emisión con el fin de generar una señal modificada de recepción; - medios de detección (F2, D1, D2) dispuestos para detectar los valores de las magnitudes físicas que caracterizan la citada señal modificada de recepción, caracterizado porque los citados medios de modificación de emisión están dispuestos para modificar al menos una primera magnitud física y una segunda magnitud física de la citada señal electromagnética con el fin de generar la citada señal modificada de emisión, siendo elegida la citada señal modificada de emisión aleatoriamente entre al menos un primer tipo de señal modificada de emisión y un segundo tipo de señal modificada de emisión, en el cual, en el citado primer tipo de señal modificada de emisión, la citada primera magnitud física es constante, y la citada segunda magnitud física es función de un valor de bit del citado código binario, y en el citado segundo tipo de señal modificada de emisión, la citada segunda magnitud física es constante, y la citada primera magnitud física es función de un valor de bit del citado código binario, y porque los citados medios de detección están dispuestos para determinar un valor de la citada primera magnitud física y un valor de la citada segunda magnitud física.
Description
Sistema y procedimiento para la transmisión
segura de código binario por codificación en fase y en
intensidad.
La presente invención se refiere a un sistema
para la transmisión óptica segura de un código binario.
Ésta se refiere igualmente a un procedimiento
para la transmisión óptica segura de un código binario.
En teoría, la confidencialidad absoluta de una
línea de transmisión se puede asegurar si una señal portadora de
información correspondiente a un mensaje es encriptada por adición,
con la ayuda de un operador "o" exclusivo, de una clave de
encriptación aleatoria. El mensaje así codificado y enviado es
imposible de descifrar si esta clave, de igual longitud que el
mensaje que hay que descifrar, solamente es utilizada una vez. Sin
embargo, un algoritmo de encriptación solamente tiene sentido si la
clave compartida por los corresponsales legítimos es
totalmente
secreta.
secreta.
Las leyes de la mecánica ofrecen la posibilidad
de resolver este problema garantizando una seguridad incondicional a
la transmisión de una clave de encriptación.
Se han imaginado numerosos protocolos de
partición de claves codificando cada bit de la clave en un estado
cuántico de un fotón.
El primero de estos fue presentado por Bernett y
otros en el artículo C.H. Bennett, G. Brassard "Quantum
Cryptography: Public key distribution and coin tossing",
Porceeding of IEEE Internacional on Computers, Systems and Signal
Processing, Bangalore, Inde (IEEE New-York, 1884)
páginas 175-179, en el cual se propone un protocolo
de intercambio de 4 estados que forman dos bases conjugadas,
denominado comúnmente protocolo de 4 estados o protocolo BB84.
Un segundo protocolo, presentado igualmente por
Bennett, denominado comúnmente protocolo de 2 estados o protocolo
B92, consiste en codificar los bits de la clave en dos estados no
ortogonales. Este protocolo está descrito en la publicación C.H.
Bennett, "Quantum crytography using any two non orthogonal
states", Physical Review Letters, Vol 68, no. 21, páginas
3121-3124, 1992.
En estos dos protocolos, el emisor, denominado
corrientemente Alice, prepara el fotón en un estado elegido
aleatoriamente entre los estados a disposición. El receptor,
denominado corrientemente Bob, analiza cada estado de los fotones
incidentes por una medición. Si un espía, denominado corrientemente
Eve, intenta escuchar la línea de transmisión secreta, éste deberá
realizar a su vez una medición para conocer el estado de los fotones
enviados por Alice. La utilización de un fotón asociado al
protocolo de intercambio de clave, limita la cantidad de
información que puede extraer el espía del canal de transmisión. La
medición de los diferentes parámetros, tasa de error, caudal de
transmisión, permite a los corresponsales legítimos estimar si esta
cantidad de información es inferior a la que estos comparten.
Cuando la cantidad de información compartida por los corresponsales
legítimos es superior a la información conocida por el espía, puede
compartirse una clave. Se han desarrollado otros esquemas de
intercambio basados en la transmisión por fotón EPR (Einstein,
Podolsky, Rosen) o que emplean otras codificaciones.
Para preparar el fotón en los estados requeridos
han sido propuestas diferentes técnicas.
Una primera técnica consiste en utilizar el
estado de polarización del fotón y ha sido descrita por ejemplo en
la publicación J. Breguet, A. Muller, N. Gisin "Quantum
Cryptography whith polarized photons in optical fibres", Journal
of Modern Optics, Vol. 41 no. 12, páginas 2405-2412,
1994. En la emisión, el bit 1 puede ser representado por una
polarización vertical o circular derecha mientras que un bit 0 puede
ser representado por una polarización horizontal o circular
izquierda. En la recepción, Bob elige aleatoriamente, e
independientemente de Alice, la base en la cual él analiza el estado
del fotón incidente.
Una segunda técnica de codificación propone la
utilización de la fase relativa introducida entre impulsos de fotón
único para codificar la información. Alice y Bob utilizan cada uno
un interferómetro de fibra desequilibrado para respectivamente
introducir y medir este desfase relativo. Cada bit está representado
aleatoriamente por un valor de desfase óptico. Este sistema explota
así las propiedades de la interferencia en un fotón en el ámbito
temporal. Cada interferómetro tiene en uno de sus brazos un
desfasador óptico que permite la transmisión de la clave. Así, a la
salida del interferómetro de Alice, se observan dos impulsos
separados un retardo temporal. A la salida del interferómetro de
Bob, se observan tres impulsos. El primero y el tercero provienen
respectivamente de los impulsos que han seguido las trayectorias
más cortas y más largas en el seno de los dos interferómetros. El
segundo corresponde a la superposición de los impulsos desfasados
por Alice y retardados por Bob y de los impulsos retardados por
Alice y desfasados por Bob. Así pues, la intensidad del segundo
impulso depende a la vez del desfase introducido por Bob y Alice.
Ésta es la que es utilizada para obtener una clave de encriptación.
Diferentes variantes de esta técnica están descritas especialmente
en la patente americana US 5 307 410 y en el artículo de C. Marand
and P.D. Townsend, "Quantum key distribution over distances as
long as 30 km", Opt. Lett., vol. 20 no 16, páginas
1695-1697, 1995 en I.
\newpage
En una tercera técnica, que es el objeto de la
solicitud de patente francesa FR 2763193, Alice codifica cada bit
de la clave por una diferencia de fase introducida entre diferentes
componentes espectrales obtenidos por modulación óptica. La
diferencian de fase es elegida aleatoriamente entre 2 valores. Bob
modula la luz con el fin de generar componentes frecuenciales a
partir de los componentes generados por Alice. Bob introduce un
segundo desfase, elegido independientemente de Alice, entre los
diferentes componentes frecuenciales que han podido ser generados.
Explotando las propiedades de interferencia en un fotón en las
bandas laterales de modulación, Bob es capaz de encontrar el estado
cuántico de los fotones incidentes. Este procedimiento de
transmisión permite especialmente utilizar componentes
electro-ópticos estándar. Éste es compacto, lo que reduce al mínimo
los efectos de las inestabilidades externas. Así, éste puede ser
instalado en una red estándar. Este método, que únicamente utiliza
la fase relativa para codificar la información, no permite la puesta
en práctica de un protocolo de cuatro estados.
En la técnica anterior se conoce igualmente un
sistema de transmisión óptica de un código binario que comprende un
emisor y un receptor y una línea de recepción que se extiende entre
el citado emisor y el citado receptor, comprendiendo el citado
emisor:
- -
- medios de generación dispuestos para generar una señal electromagnética;
- -
- medios de modificación de emisión dispuestos para modificar al menos una magnitud física que caracteriza la citada señal electromagnética en función del citado código binario con el fin de generar una señal modificada de emisión;
estando dispuesta la citada línea de transmisión
para transmitir la citada señal modificada de emisión hacia el
citado receptor;
- -
- medios de modificación de recepción dispuestos para modificar la citada señal modificada de emisión con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- -
- medios de detección dispuestos para detectar al menos una de las magnitudes físicas que caracterizan la citada señal modificada de recepción.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sistema de este tipo está descrito por
ejemplo en la solicitud PCT WO 02/49267. Esta solicitud enseña que
los medios de modificación del emisor comprenden medios de desfase
que imponen un desfase que es elegido aleatoriamente igual a 0 o
\pi/2 para un primer valor de bit y a \pi o 3\pi/2 para un
segundo valor de bit. Los valores posibles de desfase {0, \pi} y
(\pi/2, 3\pi/2) corresponden respectivamente a dos bases B1 y B2
de estado cuántico utilizadas para expresar los bits 0 y 1. En la
emisión, Alice elige aleatoriamente una base entre las dos bases.
Si Alice elige la base B1, ésta expresará el bit 0 por una fase de
0, y el bit 1 por una fase de \pi. Si ésta elige la base B2, ésta
expresará el bit 0 por una fase de \pi/2 y el bit 1 por una fase
de 3\pi/2. En la recepción, Bob elige aleatoriamente, e
independientemente de Alice, una de las dos bases B1 y B2 para
efectuar la medición del bit recibido. Si las dos bases elegidas en
la emisión y en la recepción son las mismas, la detección de un bit
es posible. Si las dos bases elegidas son diferentes, Bob no podrá
determinar el bit transmitido. Las bases utilizadas permiten la
puesta en práctica de un protocolo de cuatro estados tal como el
descrito anteriormente.
En este documento, los diferentes estados
utilizados se diferencian por tanto únicamente en la fase.
Sin embargo, las técnicas precedentes presentan
varios inconvenientes.
En la primera técnica, hay que conservar
rigurosamente la polarización durante toda la transmisión. Para
resolver este problema, se precisan fibras de mantenimiento de
polarización, pero tales fibras no están instaladas en las redes
existentes. La segunda solución que puede considerarse es controlar
la polarización a lo largo de la transmisión. Esta solución
complica enormemente el sistema porque hay que controlar
regularmente la fluctuación de polarización, lo que tiene como
consecuencia disminuir el caudal de la clave.
En la segunda técnica, los sistemas de
distribución que se basan en este método utilizan un par de
interferómetros emisor/receptor con diferencias de marcha
importantes. La dificultad es mantener constante el retardo entre
los dos brazos con una gran precisión a pesar de las inestabilidades
térmicas y mecánicas.
En la tercera técnica, sólo puede ser explotado
el protocolo B92 de 2 estados con la configuración propuesta,
contrariamente a las dos primeras técnicas que utilizan el protocolo
de 4 estados BB84. La utilización de una baja tasa de modulación no
permite la puesta en práctica eficaz de fuentes de fotón único.
Siendo la tasa de modulación del orden del 10%, para cada fotón
generado, la probabilidad de transmisión será de 0,1. Así, el método
está bien adaptado a la fuente láser de impulsos atenuada.
La cuarta técnica permite la explotación de
numerosos protocolos y especialmente el protocolo BB84 de cuatro
estados, pero no permite la utilización eficaz de fuentes de fotón
único.
La invención pretende paliar los inconvenientes
de la técnica anterior.
Un objeto de la invención es facilitar una
alternativa a los sistemas de transmisión óptica de código binario
existentes.
Otro objeto de la invención es facilitar un
sistema dispuesto para expresar bits de un código binario en bases
que permitan una transmisión segura entre un emisor y un receptor y
una detección de los bits por el receptor.
Otro objeto de la invención es poder utilizar
eficazmente fuentes de fotones únicos con componentes
electro-ópticos integrados estándar.
Al menos uno de estos objetos se consigue con la
invención, que tiene por objeto un sistema de transmisión óptica de
un código binario que comprende un emisor y un receptor y una línea
de recepción que se extiende entre el citado emisor y el citado
receptor, comprendiendo el citado emisor:
- -
- medios de generación dispuestos para generar una señal electromagnética;
- -
- medios de modificación de emisión dispuestos para modificar al menos una magnitud física que caracteriza la citada señal electromagnética en función del citado código binario con el fin de generar una señal modificada de emisión; estando dispuesta la citada línea de transmisión para transmitir la citada señal modificada de emisión hacia el citado receptor;
comprendiendo el citado receptor,
- -
- medios de modificación de recepción dispuestos para modificar la citada señal modificada de emisión con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- -
- medios de detección dispuestos para detectar una de las magnitudes físicas que caracterizan la citada señal modificada de recepción,
en el cual los citados medios de modificación de
emisión están dispuestos para modificar el valor de al menos una
primera magnitud física y de una segunda magnitud física que
caracterizan la citada señal electromagnética con el fin de generar
la citada señal modificada de emisión, siendo elegida la citada
señal modificada de emisión aleatoriamente entre al menos un primer
tipo de señal modificada de emisión y un segundo tipo de señal
modificada de emisión,
en el cual, en el citado primer tipo de señal
modificada de emisión, la citada primera magnitud física es
constante, y la segunda magnitud física es función de un valor de
bit del citado código binario, y en el citado segundo tipo de señal
modificada de emisión, la citada segunda magnitud física es
constante, y la citada primera magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario,
y en el cual los citados medios de detección
están dispuestos para determinar un valor de la citada primera
magnitud física y un valor de la citada segunda magnitud física.
\vskip1.000000\baselineskip
El primer tipo de señal y el segundo tipo de
señal corresponden por tanto a dos bases B1 y B2 en las cuales
pueden ser expresados los bits transmitidos por Alice. En la
emisión, Alice elige aleatoriamente una base entre las dos bases,
es decir, un tipo de señal entre los dos tipos de señales. Si Alice
elige la base B1, ésta expresará por ejemplo el bit 0 por un primer
valor de la primera magnitud física, y el bit 1 por un segundo
valor de la primera magnitud física, siendo la otra magnitud física
constante. Asimismo, si Alice elige la base B2, ésta expresará por
ejemplo el bit 0 por un primer valor de la segunda magnitud física,
y el bit 1 por un segundo valor de la segunda magnitud física,
siendo la otra mag-
nitud física constante. De este modo, Bob podrá determinar los bits transmitidos por análisis de la señal recibida.
nitud física constante. De este modo, Bob podrá determinar los bits transmitidos por análisis de la señal recibida.
La utilización de las dos magnitudes físicas
diferentes permite la realización de un sistema de transmisión
eficaz que utiliza componentes de la óptica integrada así como
fuentes de fotón único.
La citada primera magnitud física puede ser la
intensidad de los componentes espectrales de la citada señal
electromagnética y la citada segunda magnitud física puede ser la
fase relativa de los componentes espectrales de la citada señal
electromagnética.
De acuerdo con un modo de realización de la
invención, los citados medios de modificación de emisión pueden
comprender medios de modulación de emisión dispuestos para modular
la citad señal electromagnética en función del citado código
binario con el fin de generar la citada señal modificada de emisión,
teniendo los componentes espectrales del citado primer tipo de
señal modificada de emisión una primera intensidad y una primera
fase relativa, teniendo los componentes espectrales del citado
segundo tipo de señal modificada de emisión una segunda intensidad y
una segunda fase relativa;
teniendo la citada primera intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera
intensidad para un primer valor de bit del citado código binario, y
un segundo valor de primera intensidad para un segundo valor de bit
del citado código binario, siendo el citado primer valor de primera
intensidad modificada igual al citado segundo valor de primera
intensidad modificada,
teniendo la citada primera fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera fase relativa de emisión
para un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el
citado primer valor de primera fase relativa de emisión diferente
del citado segundo valor de primera fase relativa de emisión,
teniendo la citada segunda intensidad de emisión
de los componentes espectrales un primer valor de segunda
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda intensidad de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda intensidad de emisión diferente del citado
segundo valor de segunda intensidad de emisión,
teniendo la citada segunda fase relativa de los
componentes espectrales un primer valor de segunda fase relativa de
emisión para un primer valor de bit del citado código binario, y un
segundo valor de segunda fase de emisión para un segundo valor de
bit del citado código binario, siendo el citado primer valor de
segunda fase relativa de emisión igual al citado segundo valor de
segunda fase relativa de emisión,
y, los medios de modificación de recepción
pueden comprender medios de modulación de recepción dispuestos para
generar una señal de modulación de recepción y para modular la
citada señal modificada de emisión por la citada señal de
modulación de recepción, siendo generada la citada señal de
modulación de recepción aleatoriamente entre un primer tipo de
señal de modulación de recepción y un segundo tipo de señal de
modulación de recepción, estando dispuestos los citados medios de
detección para detectar selectivamente el citado primer valor de
primera fase relativa de los componentes espectrales de emisión o el
citado segundo valor de primera fase relativa de los componentes
espectrales de emisión cuando la citada señal modificada de
recepción corresponde a una modulación por el citado primer tipo de
señal de modulación de recepción, y en detectar selectivamente el
citado primer valor de segunda intensidad de los componentes
espectrales de emisión o el citado segundo valor de segunda
intensidad de los componentes espectrales de emisión cuando la
citada señal modificada de recepción corresponde a una modulación
por el citado segundo tipo de señal de modulación.
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De acuerdo con este modo de realización, los
medios de recepción son tales que es posible detectar los bits
emitidos cuando la base utilizada en la recepción es la misma que la
utilizada en la emisión. Para esto, los medios de modulación
generan de modo aleatorio, ya sea una primera señal de modulación de
recepción, correspondiente a una base de medición en recepción
igual a la primera base, o una segunda señal de modulación de
recepción correspondiente a una base de medición en recepción igual
a la primera base. De este modo, en caso de elección idéntica de la
primera base en la emisión y en la recepción, la fase relativa de
los componentes espectrales de la señal de emisión permite
distinguir la emisión de un bit 0 o de un bit 1. Del mismo modo, en
caso de elección idéntica de la segunda base en la emisión y en la
recepción, la intensidad de los componentes espectrales de la señal
de emisión permite distinguir la emisión de un bit 0 o de un bit
1.
En caso de elección de base diferente en la
emisión y en la recepción, el valor del bit emitido no puede ser
determinado puesto que los dos valores son equiprobables.
Este modo de realización permite, por tanto,
realizar una codificación de los bits transmitidos en intensidad y
en fase eligiendo una primera base en la cual los componentes
espectrales de las señales que codifican los bits se distinguen
únicamente en la fase, y una segunda base en la cual los componentes
espectrales de la señales que codifican los bits se distinguen
únicamente en la intensidad.
Estas dos bases permiten la puesta en práctica
de un protocolo de cuatro estados.
Siguiendo con este modo de realización, los
citados medios de modulación de emisión pueden comprender:
- -
- un primer generador dispuesto para generar una primera señal eléctrica;
- -
- medios de modificación de señal de emisión dispuestos para modificar la citada primera señal eléctrica con el fin de generar una señal eléctrica modificada;
- -
- un modulador de emisión dispuesto para modular la citada señal electromagnética por la citada señal eléctrica modificada con el fin de generar la citada señal modificada de emisión
y los citados medios de modulación de recepción
pueden comprender:
- -
- un segundo generador dispuesto para generar una segunda señal eléctrica;
- -
- un modulador de recepción dispuesto para modular la citada señal modificada de emisión con la ayuda de la citada segunda señal eléctrica.
\vskip1.000000\baselineskip
Siguiendo con este modo de realización, los
citados medios de modificación de señal de emisión pueden comprender
un primer atenuador dispuesto para fijar la intensidad de la
citada señal eléctrica modificada en un primer valor de intensidad
de señal eléctrica para un primer valor de bit del citado código
binario, y en un segundo valor de intensidad de señal eléctrica
para un segundo valor de bit del citado código binario, y un
desfasador dispuesto para fijar la fase del citado primer tipo de
señal eléctrica modificada en un primer valor de fase de señal
eléctrica para un primer valor de bit del citado código binario, y
en un segundo valor de fase de señal eléctrica para un segundo valor
de bit del citado código binario.
La invención se refiere igualmente a un emisor
de un sistema de transmisión de un código óptico que comprende:
- -
- medios de generación dispuestos para generar una primera señal electromagnética;
- -
- medios de modificación de emisión dispuestos para modificar al menos una magnitud física que caracteriza la citada señal electromagnética en función del citado código binario con el fin de generar una señal modificada de emisión;
en el cual los citados medios de modificación de
emisión están dispuestos para modificar el valor de al menos una
primera magnitud física y de una segunda magnitud física que
caracterizan la citada señal electromagnética, con el fin de
generar la citada señal modificada de emisión, siendo elegida la
citada señal modificada de emisión aleatoriamente entre al menos un
primer tipo de señal modificada de emisión y un segundo tipo de
señal modificada de emisión,
en el cual, en el citado primer tipo de señal
modificada de emisión, la citada primera magnitud física es
constante, y la citada segunda magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario, y en el citado segundo tipo
de señal modificada de emisión, la citada segunda magnitud física es
constante, y la citada primera magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario.
\vskip1.000000\baselineskip
Como anteriormente, la citada primera magnitud
física puede ser la intensidad de los componentes espectrales de la
citada señal electromagnética o la fase relativa de los componentes
espectrales de la citada señal electromagnética.
De acuerdo con un modo de realización del emisor
antes mencionado, los citados medios de modificación de emisión
pueden comprender medios de modulación de emisión dispuestos para
modular la citada señal electromagnética en función del citado
código binario con el fin de generar la citada señal modificada de
emisión, teniendo los componentes espectrales del citado primer
tipo de señal modificada de emisión una primera intensidad y una
primera fase relativa de emisión, teniendo los componentes
espectrales del citado segundo tipo de señal modificada una segunda
intensidad y una segunda fase relativa,
teniendo la citada primera intensidad de emisión
de los componentes espectrales un primer valor de primera
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera intensidad de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera intensidad modificada igual al citado
segundo valor de primera intensidad modificada,
teniendo la citada primera fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera fase relativa de emisión
para un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el
citado primer valor de primera fase relativa de los componentes
espectrales de emisión diferente del citado segundo valor de primera
fase relativa de los componentes espectrales de emisión,
teniendo la citada segunda intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda intensidad de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda intensidad de emisión diferente del citado
segundo valor de segunda intensidad de emisión,
teniendo la citada segunda fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda fase relativa de emisión
para un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el
citado primer valor de segunda fase relativa de emisión igual al
citado segundo valor de segunda fase relativa de emisión.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con este modo de realización, los
citados medios de modulación pueden comprender:
- -
- un primer generador dispuesto para generar una primera señal eléctrica;
- -
- medios de modificación de señal de emisión dispuestos para modificar la citada primera señal eléctrica con el fin de generar una señal eléctrica modificada;
- -
- un modulador de emisión dispuesto para modular la citada señal electromagnética por la citada señal eléctrica modificada con el fin de generar la citada señal modificada de emisión.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con un modo de realización, los
citados medios de modificación de señal de emisión pueden comprender
un primer atenuador dispuesto para fijar la intensidad de los
citados primero y segundo tipos de señal eléctrica modificada en un
primer valor de intensidad de señal eléctrica para un primer valor
de bit del citado código binario, y en un segundo valor de
intensidad de señal eléctrica para un segundo valor de bit del
citado código binario, y un desfasador dispuesto para fijar la fase
del citado primer tipo de señal eléctrica modificada en un primer
valor de fase de señal eléctrica para un primer valor de bit del
citado código binario, y en un segundo valor de fase de señal
eléctrica para un segundo valor de bit del citado código
binario.
La invención se refiere igualmente a un receptor
de un sistema de transmisión óptica de un código binario, estando
dispuesto el citado receptor para recibir la citada señal modificada
de emisión transmitida por un emisor tal como se ha descrito
anteriormente, comprendiendo el citado receptor:
- -
- medios de modificación de recepción dispuestos para modificar la citada señal modificada de emisión con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- -
- medios de detección dispuestos para detectar las magnitudes físicas que caracterizan la citada señal modificada de recepción,
en el cual los citados medios de detección están
dispuestos para determinar un valor de la citada primera magnitud
física y un valor de la citada segunda magnitud física.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con un modo de realización del
receptor, los citados medios de modificación de recepción pueden
comprender medios de modulación de recepción dispuestos para generar
una señal de modulación de recepción y para modular la citada señal
modificada de emisión por la citada señal de modulación de
recepción, siendo generada la citada señal de modulación de
recepción aleatoriamente entre un primer tipo de señal de modulación
de recepción y un segundo tipo de señal de modulación de recepción,
estando dispuestos los citados medios de detección para detectar
selectivamente el citado primer valor de primera fase relativa de
los componentes espectrales de emisión o el citado segundo valor de
primera fase relativa de los componentes espectrales de emisión
cuando la citada señal modificada de recepción corresponde a una
modulación por el citado primer tipo de señal de modulación de
recepción, y en detectar selectivamente el citado primer valor de
segunda intensidad de los componentes espectrales de emisión o el
citado segundo valor de segunda intensidad de los componentes
espectrales de emisión cuando la citada señal modificada de
recepción corresponde a una modulación por el citado segundo tipo de
señal de modulación.
La invención se refiere igualmente a un
procedimiento de transmisión óptica de un código binario entre un
remitente y un destinatario, en el cual
el citado remitente
- -
- genera una señal electromagnética caracterizada por un conjunto de magnitudes físicas;
- -
- modifica al menos un valor de al menos una de las magnitudes físicas que caracterizan la citada señal electromagnética en función del citado código binario con el fin de generar una señal modificada de emisión;
el citado destinatario
- -
- recibe la citada señal modificada de emisión;
- -
- modifica la citada señal modificada de emisión con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- -
- detecta el valor de al menos una de las magnitudes físicas de la citada señal modificada de recepción,
y en este procedimiento,
el citado remitente modifica al menos el valor
de una primera magnitud física y de una segunda magnitud física que
caracterizan la citada señal electromagnética con el fin de generar
la citada señal modificada de emisión, siendo elegida la citada
señal modificada de emisión aleatoriamente entre al menos un primer
tipo de señal modificada de emisión y un segundo tipo de señal
modificada de emisión,
en el cual, en el citado primer tipo de señal
modificada de emisión, el valor de la citada primera magnitud
física es constante, y el valor de la citada segunda magnitud física
es función de un valor de bit del citado código binario, y en el
citado segundo tipo de señal modificada de emisión, el valor de la
citada segunda magnitud física es constante, y el valor de la
citada primera magnitud física es función de un valor de bit del
citado código binario,
el citado destinatario determina un valor de la
citada primera magnitud física y un valor de la citada segunda
magnitud física.
\vskip1.000000\baselineskip
En este procedimiento, la citada primera
magnitud física puede ser la intensidad de los componentes
espectrales de la citada señal electromagnética y la citada segunda
magnitud física puede ser la fase relativa de los componentes
espectrales de la citada señal electromagnética.
De acuerdo con un modo de realización del
procedimiento,
el citado remitente puede modular la citada
señal electromagnética en función del citado código binario con el
fin de generar la citada señal modificada de emisión, teniendo los
componentes espectrales del citado primer tipo de señal modificada
de emisión una primera intensidad y una primera fase relativa de
emisión, teniendo los componentes espectrales del citado segundo
tipo de señal modificada de emisión una segunda intensidad de
emisión y una segunda fase relativa de emisión,
teniendo la citada primera intensidad de emisión
de los componentes espectrales un primer valor de primera
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera intensidad de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera intensidad modificada igual al citado
segundo valor de primera intensidad modificada,
teniendo la citada primera fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del código binario,
y un segundo valor de primera fase relativa de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera fase relativa de emisión diferente del
citado segundo valor de primera fase relativa de emisión,
teniendo la citada segunda intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda intensidad de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda intensidad de emisión diferente del citado
segundo valor de segunda intensidad de emisión,
teniendo la citada segunda fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del código binario,
y un segundo valor de segunda fase relativa de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda fase relativa de emisión igual al citado
segundo valor de segunda fase relativa de emisión,
el citado destinatario,
- -
- genera una señal de modulación de recepción, siendo generada la citada señal de modulación de recepción aleatoriamente entre un primer tipo de señal de modulación de recepción y un segundo tipo de señal de modulación de recepción,
- -
- modula la citada señal modificada de emisión por la citada señal de modulación de recepción,
- -
- detecta selectivamente el citado primer valor de primera fase relativa de los componentes espectrales de emisión o el citado segundo valor de primera fase relativa de los componentes espectrales de emisión cuando la citada señal modificada de recepción corresponde a una modulación por el citado primer tipo de señal de modulación de recepción, y
- -
- detecta selectivamente el citado primer valor de segunda intensidad de los componentes espectrales de emisión o el citado segundo valor de segunda intensidad de los componentes espectrales de emisión cuando la citada señal modificada de recepción corresponde a una modulación por el citado segundo tipo de señal de modulación.
\vskip1.000000\baselineskip
Se describe ahora un modo de realización de la
invención refiriéndose a las figuras anejas, en las cuales:
- Fig. 1 representa un sistema de transmisión de
acuerdo con la invención;
- Fig. 2A y Fig. 2B representan respectivamente
la densidad espectral de energía de los estados de fotón único antes
de la modulación, y después de la modulación a nivel del emisor;
- Fig. 3 representa la densidad espectral de
energía de las señales transmitidas del emisor al receptor según los
estados de los fotones;
- Fig. 4 representa un montaje que permite
demostrar la viabilidad del procedimiento de acuerdo con la
invención;
- Fig. 5 representa el espectro después del
filtrado de una señal no atenuada equivalente al estado |+,
1\rangle o |-, 1\rangle;
- Fig. 6A y Fig. 6B representan el espectro
observado después del modulador de fase de acuerdo con la
invención;
\newpage
- Fig. 7 representa las tasas de error
observadas en función de la distancia de transmisión, para los
diferentes estados.
Como ilustra la Fig. 1, un sistema de
transmisión óptica de un código binario de acuerdo con la invención
comprende un emisor EM y un receptor RE. El emisor EM comprende una
fuente SPU dispuesta para generar una señal electromagnética. La
fuente SPU corresponde por ejemplo a una fuente de fotón único
dispuesta para generar fotones únicos. Los fotones únicos
procedentes de la fuente SPU son transmitidos a un primer modulador
de fase MP1, dispuesto a su vez para transmitir una señal a un
filtro F1. El emisor EM comprende igualmente un oscilador OL1
dispuesto para generar una señal eléctrica. Esta señal eléctrica
puede ser transmitida a un conjunto de tratamiento de esta señal
eléctrica que comprende un primer atenuador variable AT1, y un
desfasador DP. La señal obtenida a la salida del conjunto de
tratamiento es transmitida al modulador MP1 para modular la señal
electromagnética antes de su transmisión al filtro F1.
El receptor RE comprende un segundo modulador de
fase MP2, un filtro eliminador F2, dos detectores D1 y D2, un
oscilador OL2 y un atenuador variable AT2. El oscilador OL2 está
dispuesto para generar una señal eléctrica y para transmitir esta
señal al atenuador variable AT2. Esta señal puede ser transmitida
entonces al modulador MP2 que está dispuesto para modular una señal
electromagnética recibida del emisor EM por un canal cuántico CQ,
en función de la señal eléctrica. Esta señal modulada es transmitida
a continuación al filtro eliminador F2 que a su vez está unido a los
detectores D1 y D2.
Por otra parte, el oscilador OL1 está
sincronizado con el oscilador OL2 por un canal de sincronización CS.
De este modo, los componentes espectrales ópticos en el emisor y en
el receptor tienen una relación de fase fijada.
Se describe ahora el funcionamiento del sistema
de transmisión óptica tal como el descrito anteriormente.
A los fines de la presente solicitud, se
utilizarán las notaciones habituales en el ámbito de la criptografía
cuántica. En particular, se utilizará la notación de Dirac
|u\rangle para designar un estado cuántico.
Así pues, de acuerdo con la invención, la fuente
de fotón único SPU genera una señal electromagnética correspondiente
por ejemplo a un estado fotón único de pulsación óptica
\omega_{0} indicado por |1\omega_{0}\rangle. El
oscilador OL1 genera igualmente una señal eléctrica de
radiofrecuencia que, a la salida del conjunto de tratamiento
constituido por el atenuador AT1 y el desfasador DP, tiene una
amplitud indicada por "a", y una fase relativa indicada por
"\phi". Como se describe en la publicación de Boucher et
Desbuisschert "Experimental implementation of
time-coding quantum key distribution", Phys.
Rev. A 72.062325.2005, el estado de la señal electromagnética a la
salida del modulador de fase MP1 es un estado indicado por |a,
\phi\rangle con
En esta expresión, \Omega designa la pulsación
de la señal eléctrica de radiofrecuencia inyectada en el modulador
de fase MP1, a y \phi representan respectivamente la intensidad y
la fase relativa de esta señal, y J_{p} designa la función de
Bessel de orden p.
La Fig. 2A representa la densidad espectral de
energía del estado de fotones únicos |1\omega_{o}\rangle,
es decir antes de la modulación, y la Fig. 2B representa la densidad
espectral de energía del estado de fotones único |a,
\phi\rangle, es decir después de la modulación por el modulador
MP1 para a=2 y \phi=0.
De acuerdo con la invención, con el fin de poder
poner en práctica un protocolo de 4 estados tal como el protocolo
BB84, conviene definir 4 estados dos a dos ortogonales y que formen
bases incompatibles. Para los estados generados con la ayuda del
modulador MP1, estas propiedades se expresan del modo siguiente:
La ecuación (1) anterior representa la condición
de ortogonalidad de las bases, y la condición (2) anterior
representa la condición de incompatibilidad de las bases.
Sin embargo, estas condiciones son difíciles de
obtener debido a la dimensión infinita del espacio de Hilbert
correspondiente a la infinidad de pulsaciones necesarias para
describir un estado generado a la salida del modulador MP1.
De acuerdo con la invención, se utiliza entonces
un filtro F1 de paso de banda para disminuir la dimensión de este
espacio. Se limita por tanto a los valores de pulsaciones
\omega_{0} - \Omega, \omega_{0} y \omega_{0} +
\Omega.
De acuerdo con la invención, se definen cuatro
estados normalizados que forman dos bases que verifican
sensiblemente las condiciones (1) y (2). La primera base corresponde
a los estados indicados por |+, 1\rangle y |-, 1\rangle
definidos por las ecuaciones (3) y (4) y la segunda base corresponde
a los estados indicados por |+, 2\rangle y |-, 2\rangle
definidos por las ecuaciones (6) y (7):
con
(5) J_{0}(a_{0}) =
\sqrt{2}J_{1} (a_{0})
\hskip0.3cmy a_{0} la amplitud de la señal eléctrica de modulación
con
Se verifica fácilmente que estos cuatro estados
|+, 1\rangle, |-, 1\rangle, |+, 2\rangle y |-,
2\rangle forman dos bases incompatibles y son dos a dos
ortogonales. Los componentes espectrales de pulsación
\omega_{0} - \Omega y \omega_{0} + \Omega que
caracterizan los estados +, 1\rangle y
|-, 1\rangle difieren en la fase y están desfasados una fase de \pi. Los componentes espectrales de pulsación \omega_{0} - \Omega y \omega_{0} + \Omega que caracterizan los estados |+, 2\rangle y |-, 2\rangle difieren en la intensidad.
|-, 1\rangle difieren en la fase y están desfasados una fase de \pi. Los componentes espectrales de pulsación \omega_{0} - \Omega y \omega_{0} + \Omega que caracterizan los estados |+, 2\rangle y |-, 2\rangle difieren en la intensidad.
Estos estados son generados en el lado del
emisor EM con la ayuda de los conmutadores del desfasador DP y del
atenuador AT1.
Cuando el desfasador DP no desfasa la señal
eléctrica generada por el oscilador OL1, la elección de la base
corresponde a la base 2. El atenuador AT1 permite entonces
seleccionar la generación del estado |+, 2\rangle cuando éste
desactiva la señal, o el estado |-, 2\rangle cuando éste activa
la señal eléctrica de modulación y fija la amplitud con el fin de
verificar la relación (8). Cuando el atenuador AT1 reduce la
amplitud de la señal con el fin de verificar la relación (5)
anterior, la elección de la base corresponde a la base 1. El
desfasador DP, en cuanto a él, permite seleccionar la generación del
estado |+, 1\rangle o del estado |-, 1\rangle.
La señal modulada y filtrada es transmitida
entonces al receptor RE a través del canal cuántico CQ. De acuerdo
con un protocolo de cuatro estados de tipo BB84, el receptor RE debe
estar dispuesto para determinar la señal recibida cuando la base de
medición está correctamente elegida.
Para hacer esto, el oscilador OL2 es
sincronizado en primer lugar con el oscilador OL1 por un canal de
sincronización CS con el fin de generar una señal de
radiofrecuencia cuya amplitud verifique la relación (5) de igual
frecuencia y cuya fase compense el desfase introducido por la
propagación de la señal óptica a través del canal cuántico CQ. La
señal de radiofrecuencia en el lado de la recepción permite modular,
por intermedio del modulador MP2, la señal recibida del emisor EM.
El atenuador AT2, en cuanto a él, permite seleccionar la base de
medición 1 o 2 desactivando o activando la señal de modulación. El
atenuador AT2 está dispuesto de modo que la ausencia de modulación
corresponde a una medición en la base 2, y la presencia de
modulación corresponde a una medición en la base 1. El filtro
óptico F2 de paso de banda reduce el número de los componentes
espectrales generados por la modulación de la señal óptica
recibida. Así, la señal óptica está constituida como mucho por tres
pulsaciones \omega_{0} - \Omega, \omega_{0} y
\omega_{0} + \Omega.
Se describe ahora cómo el receptor puede
detectar y conservar bits transmitidos según la elección de la base
de medición.
Este caso se ilustra suponiendo primero que la
base utilizada para codificar los bits 0 y 1 es la base 1 en el lado
del emisor.
En este caso, cuando el atenuador AT2 desactiva
la señal de modulación, la medición corresponde a una medición en
la base 2. A la entrada del filtro eliminador F3, el espectro de la
señal está compuesto entonces por tres frecuencias, puesto que la
señal está expresada en la base 1. El filtro F3 es un filtro que
separa las señales de pulsación \omega_{0} y las señales de las
otras pulsaciones. Las señales de pulsación \omega_{0} son
transmitidas hacia el detector D1, y las otras señales son
transmitidas hacia el detector D2.
Ahora bien, la relación (5) indica que la
probabilidad de encontrar el fotón en la banda central de pulsación
\omega_{0} es igual a la probabilidad de encontrar el fotón en
las bandas de pulsación \omega_{0} + \Omega y \omega_{0}
- \Omega. Así, cualquiera que sea el estado utilizado, |+,
1\rangle o |-, 1\rangle, las probabilidades de detección en
D1 y D2 son equiprobables. En este caso, no es posible entonces
determinar el valor del bit transmitido. Esta situación de
incertidumbre está representada por un signo de interrogación
"?" en la tabla 1 que sigue, que resume el protocolo de cuatro
estados de acuerdo con la invención.
Cuando el atenuador AT2 fija la amplitud de
modulación con el fin de verificar la relación (5) la señal recibida
del emisor es modulada por una señal eléctrica emitida por el
oscilador OL2 y la medición es efectuada en la base 1. La
modulación produce una interferencia entre las diferentes
pulsaciones de las señales ópticas que modifica la señal recibida de
la manera siguiente:
El estado |+, 1\rangle es transformado en un
estado modulado igual a
Se observa que este estado no tiene componente
en la pulsación \omega_{0}. La detección solamente puede hacerse
entonces en el detector D2 después del paso por el filtro eliminador
F2. Así pues, se puede determinar sin ambigüedad el estado inicial y
por tanto el valor del bit transmitido.
Del mismo modo, el estado |-, 1\rangle es
transformado en un estado modulado igual a:
En este estado modulado, la amplitud de los
componentes de pulsaciones \omega_{0} + \Omega y
\omega_{0} - \Omega es pequeña. La detección puede producirse
entonces en el detector D1 con una probabilidad importante, y
entonces se puede determinar el estado inicial, y por tanto el valor
del bit transmitido, con una probabilidad importante.
Se observa que la probabilidad de observar una
detección en D2 no es nula debido a la presencia de las pulsaciones
\omega_{0} + \Omega y \omega_{0} - \Omega. Así, la tasa
de error cuántico media es aproximadamente el 0,3%, lo que tiene por
efecto disminuir la distancia máxima de transmisión.
Cuando se utiliza la base 2 para codificar los
bits de informaciones, se demuestra del mismo modo que cuando el
atenuador AT2 corta la señal de modulación y la medición se hace en
la base 2 en la recepción, se puede determinar el estado inicial
del fotón emitido, mientras que los dos estados de emisión son
equiprobables cuando AT2 fija la amplitud de la señal de modulación
de tal modo que se verifica la ecuación (5) y la medición de
recepción se hace en la base 1. Esta situación de incertidumbre está
representada por un signo de interrogación "?" en la tabla 1
que sigue, que resume el protocolo en cuatro estados de acuerdo con
la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 3 ilustra igualmente el espectro de la
señal transmitida al receptor RE por el emisor EM en función del
estado utilizado. En esta figura, se ha representado una frecuencia
central correspondiente a la pulsación \omega_{0}, y
frecuencias laterales correspondientes a las pulsaciones
\omega_{0} + \Omega y \omega_{0} - \Omega. Para los
estados |+, 1\rangle y |-, 1\rangle, las fases relativas de
las frecuencias laterales, respectivamente 0 y \pi están indicadas
encima de las bandas laterales.
Así, refiriéndose a la Fig. 3 y a la tabla 1,
los bits transmitidos pueden ser detectados cuando las dos bases
utilizadas para la emisión y la recepción son idénticas, y no pueden
ser detectadas cuando las dos bases son diferentes.
De acuerdo con la invención, el emisor, Alice,
elige un estado en una de las dos bases y envía un fotón al
receptor, Bob. Bob elige entonces, independientemente de Alice, una
base de medición. Si la combinación de las bases utilizadas por
Alice y Bob corresponde a un signo de interrogación "?" en la
tabla 1, el fotón será detectado ya sea a nivel del detector D1 o
bien a nivel del detector D2 con la misma probabilidad, y el
resultado será indeterminado.
Esta situación corresponde bien a un protocolo
de cuatro estados de tipo BB84 tal como el descrito en la
publicación "Quantum Cryptography: Public key distribution and
coin tossing" antes citada.
La Fig. 4 representa un montaje que permite
demostrar la viabilidad del procedimiento. El sistema está
constituido por un diodo láser de tipo DFB de longitud de onda de
emisión próxima a 1547,8 nm, dos moduladores de fase
electro-ópticos integrados de Niobato de Litio MP1 y MP2 de banda
pasante de 10 GHz, tres filtros de espejo de Bragg FBG1, FBG2,
FBG3, un circulador C y dos fotodiodos de avalancha D1 y D2. El
canal de transmisión CT está constituido por una fibra estándar
monomodo de 1550 nm. El atenuador AT permite atenuar la señal óptica
con el fin de simular una fuente de fotón único. Los generadores de
alta frecuencia GHF1 y GHF2 asociados respectivamente a los
amplificadores AM1 y AM2 gobiernan respectivamente los moduladores
MP1 y MP2. La frecuencia de la señal HF utilizada es de 8 GHz. Una
señal de sincronización transmitida a través del canal de
sincronización CS permite controlar en fase GHF1 y GHF2. Los
filtros FBG1 y FBG2 constituyen un filtro equivalente a un filtro
de paso de banda de 80 pm. La figura 5 representa el espectro
después del filtrado de una señal no atenuada equivalente al estado
|+, 1\rangle o |-, 1\rangle. Con el fin de validar el
principio de interferencia que permite separar estos dos estados,
el generador HF GHF1 produce una señal de modulación en fase y en
oposición de fase con respecto a la señal de modulación generada
por GHF2. Se generan así señales que equivalen a los estados |+,
1\rangle o |-, 1\rangle. La Fig. 6A y la Fig. 6B representan
el espectro observado después del modulador de fase MP2, para una
modulación respectivamente en fase y en oposición de fase de la
señal óptica. La tasa de extinción del pico central y de las bandas
laterales de modulación para una variación de fase entre 0 y \pi
de la señal de modulación es del orden de 20 dB. El filtro FBG3 de
banda pasante de 40 pm permite entonces separar estos dos estados.
Finalmente la tasa de error cuántico es estimada atenuando la señal
con la ayuda del atenuador AT utilizando dos fotodiodos de avalancha
D1 y D2 de rendimiento del 13% y cuyo número de conteos oscuros son
del orden de 4,5 para una duración de 10 ns. La figura 7 representa
las diferentes tasas de error observadas para los diferentes estados
utilizados en función de la distancia de transmisión. La atenuación
del canal de transmisión es simulada utilizando el atenuador AT. La
atenuación del receptor es del orden de 3,2 dB. La distancia máxima
de transmisión es del orden de 60 Km. Esta distancia puede ser
mejorada reduciendo las pérdidas del receptor así como insertando un
filtro de paso de banda como se describió anteriormente después del
modulador MP2.
Claims (18)
1. Sistema de transmisión óptica de un código
binario que comprende un emisor y un receptor y una línea de
recepción que se extiende entre el citado emisor y el citado
receptor, comprendiendo el citado emisor:
- medios de generación (SPU) dispuestos para
generar una señal electromagnética que tiene magnitudes
físicas;
- medios de modificación de emisión (AT1, DP,
MP1) dispuestos para modificar al menos una magnitud física que
caracteriza la citada señal electromagnética en función del
citado código binario con el fin de generar una señal modificada de
emisión;
estando dispuesta la citada línea de transmisión
(CQ) para transmitir la citada señal modificada de emisión hacia el
citado receptor; comprendiendo el citado receptor
- medios de modificación de recepción (AT2, MP2,
OL2) dispuestos para modificar la citada señal modificada de emisión
con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- medios de detección (F2, D1, D2) dispuestos
para detectar los valores de las magnitudes físicas que
caracterizan la citada señal modificada de recepción,
caracterizado porque los citados medios
de modificación de emisión están dispuestos para modificar al menos
una primera magnitud física y una segunda magnitud física de la
citada señal electromagnética con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión, siendo elegida la citada señal modificada de
emisión aleatoriamente entre al menos un primer tipo de señal
modificada de emisión y un segundo tipo de señal modificada de
emisión,
en el cual, en el citado primer tipo de señal
modificada de emisión, la citada primera magnitud física es
constante, y la citada segunda magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario, y en el citado segundo tipo
de señal modificada de emisión, la citada segunda magnitud física es
constante, y la citada primera magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario,
y porque los citados medios de detección están
dispuestos para determinar un valor de la citada primera magnitud
física y un valor de la citada segunda magnitud física.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 en
el cual la citada primera magnitud física es la intensidad de los
componentes espectrales de la citada señal electromagnética.
3. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1
o 2 en el cual la citada segunda magnitud física es la fase relativa
de los componentes espectrales de la citada señal
electromagnética.
4. Sistema de acuerdo con el conjunto de las
reivindicaciones 2 y 3 en el cual los citados medios de modificación
de emisión comprenden medios de modulación de emisión (AT1, DP, MP1)
dispuestos para modular la citada señal electromagnética en función
del citado código binario con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión, teniendo los componentes espectrales del
citado primer tipo de señal modificada de emisión una primera
intensidad de emisión y una primera fase relativa de emisión,
teniendo los componentes espectrales del segundo tipo de señal
modificada de emisión una segunda intensidad de emisión y una
segunda fase relativa de emisión;
teniendo la citada primera intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera intensidad de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera intensidad modificada igual al citado
segundo valor de primera intensidad modificada,
teniendo la citada primera fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera fase relativa de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera fase relativa de emisión diferente del
citado segundo valor de primera fase relativa de emisión,
teniendo la citada segunda intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda intensidad de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda intensidad de emisión diferente del citado
segundo valor de segunda intensidad de emisión,
teniendo la citada segunda fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda fase relativa de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda fase relativa de emisión igual al citado
segundo valor de segunda fase relativa de emisión,
y en el cual los medios de modificación de
recepción comprenden medios de modulación de recepción dispuestos
para generar una señal de modulación de recepción y para modular la
citada señal modificada de emisión por la citada señal de modulación
de recepción, siendo elegida la citada señal de modulación de
recepción aleatoriamente entre un primer tipo de señal de modulación
de recepción y un segundo tipo de señal de modulación de recepción,
estando dispuestos los citados medios de detección para detectar
selectivamente el citado primer valor de primera fase relativa de
los componentes espectrales de la señal de emisión o el citado
segundo valor de primera fase relativa de los componentes
espectrales de la señal de emisión cuando la citada señal modificada
de recepción corresponde a una modulación por el citado primer tipo
de señal de modulación de recepción, y en detectar selectivamente el
citado primer valor de segunda intensidad de los componentes
espectrales de la señal de emisión o el citado segundo valor de
segunda intensidad de los componentes espectrales de la señal de
emisión cuando la citada señal modificada de recepción corresponde a
una modulación por el citado segundo tipo de señal de
modulación.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4 en
el cual los citados medios de modulación de emisión (OL1, AT1, DP,
MP1) comprenden:
- un primer generador (OL1) dispuesto para
generar una primera señal eléctrica;
- medios de modificación de señal de emisión
(AT1, DP) dispuestos para modificar la citada primera señal
eléctrica con el fin de generar una señal eléctrica modificada;
- un modulador de emisión (MP1) dispuesto para
modular la citada señal electromagnética por la citada señal
eléctrica modificada con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión
y en el cual los citados medios de modulación de
recepción comprenden:
- un segundo generador (OL2) dispuesto para
generar una segunda señal eléctrica;
- un modulador de recepción dispuesto para
modular la citada señal modificada de emisión con la ayuda de la
citada segunda señal eléctrica.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 5 en
el cual los citados medios de modificación de señal de emisión
comprenden un primer atenuador (AT1) dispuesto para fijar la
intensidad de la citada señal eléctrica modificada en un primer
valor de intensidad de señal eléctrica para un primer valor de bit
del citado código binario, y en un segundo valor de intensidad de
señal eléctrica para un segundo valor de bit del citado código
binario, y un desfasador (DP) dispuesto para fijar la fase de la
citada señal eléctrica modificada en un primer valor de fase de
señal eléctrica para un primer valor de bit del citado código
binario, y en un segundo valor de fase de señal eléctrica para un
segundo valor de bit del citado código binario.
7. Emisor de un sistema de transmisión de un
código óptico que comprende:
- medios de generación (SPU) dispuestos para
generar una señal electromagnética que tiene magnitudes
físicas;
- medios de modificación de emisión (AT1, DP,
MP1) dispuestos para modificar al menos una magnitud física que
caracteriza la citada señal electromagnética en función del
citado código binario con el fin de generar una señal modificada de
emisión;
caracterizado porque los citados medios
de modificación de emisión están dispuestos para modificar al menos
una primera magnitud física y una segunda magnitud física de la
citada señal electromagnética con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión, siendo elegida la citada señal modificada de
emisión aleatoriamente entre al menos un primer tipo de señal
modificada y un segundo tipo de señal modificada,
en el cual, en el citado primer tipo de señal
modificada de emisión, la citada primera magnitud física es
constante, y la citada segunda magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario, y en el citado segundo tipo
de señal modificada de emisión, la citada segunda magnitud física es
constante, y la citada primera magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Emisor de acuerdo con la reivindicación 7 en
el cual la citada primera magnitud física es la intensidad de los
componentes espectrales de la citada señal electromagnética.
9. Emisor de acuerdo con las reivindicaciones 7
u 8 en el cual la citada segunda magnitud física es la fase relativa
de los componentes espectrales de la citada señal
electromagnética.
10. Emisor de acuerdo con el conjunto de las
reivindicaciones 8 y 9 en el cual los citados medios de modificación
de emisión comprenden medios de modulación de emisión (AT1, DP, MP1)
dispuestos para modular la citada señal electromagnética en función
del citado código binario con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión, teniendo los componentes espectrales del
citado primer tipo de señal modificada de emisión una primera
intensidad de emisión y una primera fase relativa de emisión,
teniendo los componentes espectrales del citado segundo tipo de
señal modificada de emisión una segunda intensidad de emisión y una
segunda fase relativa de emisión;
teniendo la citada primera intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera intensidad de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera intensidad modificada igual al citado
segundo valor de primera intensidad modificada,
teniendo la citada primera fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera fase relativa de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera fase relativa de emisión diferente del
citado segundo valor de primera fase relativa de los componentes
espectrales de emisión,
teniendo la citada segunda intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda intensidad de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda intensidad de emisión diferente del citado
segundo valor de segunda intensidad de emisión,
teniendo la citada segunda fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda fase relativa de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda fase relativa de emisión igual al citado
segundo valor de segunda fase relativa de emisión.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Emisor de acuerdo con la reivindicación 10
en el cual los citados medios de modulación de emisión (OL1, AT1,
DP, MP1) comprenden:
- un primer generador (OL1) dispuesto para
generar una primera señal eléctrica;
- medios de modificación de señal de emisión
(AT1, DP) dispuestos para modificar la citada primera señal
eléctrica modificada con el fin de generar una señal eléctrica
modificada;
un modulador de emisión (MP1) dispuesto para
modular la citada señal electromagnética por la citada señal
eléctrica modificada con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Emisor de acuerdo con la reivindicación 11
en el cual los citados medios de modificación de señal de emisión
comprenden un atenuador para generar de modo aleatorio, como señal
eléctrica modificada, un primer tipo de señal eléctrica modificada o
un segundo tipo de señal eléctrica modificada, para un primer valor
de bit del citado código binario, y un segundo valor de intensidad
de señal eléctrica para un segundo valor de bit del citado código
binario, y un desfasador dispuesto para fijar la fase del citado
primer tipo de señal eléctrica modificada en un primer valor de fase
de señal eléctrica para un primer valor de bit del citado código
binario, y en un segundo valor de fase de señal eléctrica para un
segundo valor de bit del citado código binario.
13. Receptor de un sistema de transmisión óptica
de un código binario, estando dispuesto el citado receptor para
recibir la citada señal modificada de emisión transmitida por un
emisor de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 12,
comprendiendo el citado receptor:
- medios de modificación de recepción (AT2, MP2,
OL2) dispuestos para modificar la citada señal modificada de emisión
con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- medios de detección (F2, D1, D2) dispuestos
para detectar magnitudes físicas de la citada señal modificada de
recepción,
caracterizado porque los citados medios
de detección están dispuestos para determinar un valor de la citada
primera magnitud física y un valor de la citada segunda magnitud
física.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Receptor de acuerdo con la reivindicación 13
en el cual los citados medios de modificación de recepción
comprenden medios de modulación de recepción dispuestos para generar
una señal de modulación de recepción y para modular la citada señal
modificada de emisión por la citada señal de modulación de
recepción, siendo generada la citada señal de modulación de
recepción aleatoriamente entre un primer tipo de señal de modulación
de recepción y un segundo tipo de señal de modulación de recepción,
estando dispuestos los citados medios de detección para detectar
selectivamente el citado primer valor de primera fase relativa de
los componentes espectrales de emisión o el citado segundo valor de
primera fase relativa de los componentes espectrales de emisión
cuando la citada señal modificada de recepción corresponde a una
modulación por el citado primer tipo de señal de modulación de
recepción, y en detectar selectivamente el citado primer valor de
segunda intensidad de los componentes espectrales de emisión o el
citado segundo valor de segunda intensidad de emisión cuando la
citada señal modificada de recepción corresponde a una modulación
por el citado segundo tipo de señal de modulación.
15. Procedimiento de transmisión óptica de un
código binario entre un remitente y un destinatario, en el cual
el citado remitente
- genera una señal electromagnética
caracterizada por magnitudes físicas;
- modifica al menos una magnitud física de la
citada señal electromagnética en función del citado código binario
con el fin de generar una señal modificada de emisión;
el citado destinatario
- recibe la citada señal modificada de
emisión;
- modifica la citada señal modificada de emisión
con el fin de generar una señal modificada de recepción;
- detecta magnitudes físicas de la citada señal
modificada de recepción
estando caracterizado el citado
procedimiento porque el citado remitente modifica al menos una
primera magnitud física y una segunda magnitud física de la citada
señal electromagnética con el fin de generar la citada señal
modificada de emisión, siendo elegida la citada señal modificada de
emisión aleatoriamente entre al menos un primer tipo de señal
modificada de emisión y un segundo tipo de señal modificada de
emisión,
en el cual, en el citado primer tipo de señal
modificada de emisión, la citada primera magnitud física es
constante, y la citada segunda magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario, y en el citado segundo tipo
de señal modificada de emisión, la citada segunda magnitud física es
constante, y la citada primera magnitud física es función de un
valor de bit del citado código binario,
el citado destinatario determina un valor de la
citada primera magnitud física y un valor de la citada segunda
magnitud física.
\vskip1.000000\baselineskip
16. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15 en el cual la citada primera magnitud física es la
intensidad de los componentes espectrales de la citada señal
electromagnética.
17. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 15 o 16 en el cual la citada segunda magnitud
física es la fase relativa de los componentes espectrales de la
citada señal electromagnética.
18. Procedimiento de acuerdo con el conjunto de
las reivindicaciones 16 y 17 en el cual el citado remitente modula
la citada señal electromagnética en función del citado código
binario con el fin de generar la citada señal modificada de emisión,
teniendo los componentes espectrales del citado primer tipo de señal
modificada de emisión una primera intensidad de emisión y una
primera fase relativa de emisión, teniendo los componentes
espectrales el citado segundo tipo de señal modificada de emisión
una segunda intensidad de emisión y una segunda fase relativa de
emisión,
teniendo la citada primera intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera intensidad de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera intensidad modificada igual al citado
segundo valor de primera intensidad modificada,
teniendo la citada primera fase relativa de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de primera fase
relativa de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de primera fase relativa de emisión para
un segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de primera fase relativa de emisión diferente del
citado segundo valor de primera fase relativa de emisión,
teniendo la citada segunda intensidad de los
componentes espectrales de emisión un primer valor de segunda
intensidad de emisión para un primer valor de bit del citado código
binario, y un segundo valor de segunda intensidad de emisión para un
segundo valor de bit del citado código binario, siendo el citado
primer valor de segunda intensidad de emisión diferente del citado
segundo valor de segunda intensidad de emisión,
teniendo la citada segunda fase relativa de
emisión de los componentes espectrales de emisión un primer valor de
segunda fase relativa de emisión para un primer valor de bit del
citado código binario, y un segundo valor de segunda fase relativa
de emisión para un segundo valor de bit del citado código binario,
siendo el citado primer valor de segunda fase relativa de emisión
igual al citado segundo valor de segunda fase relativa de
emisión,
\newpage
el citado destinatario
- genera una señal de modulación de recepción,
siendo generada la citada señal de modulación de recepción
aleatoriamente entre un primer tipo de señal de modulación de
recepción y un segundo tipo de señal de modulación de recepción,
- modula la citada señal modificada de emisión
por la citada señal de modulación de recepción,
- detecta selectivamente el citado primer valor
de primera fase relativa de los componentes espectrales de emisión o
el citado segundo valor de primera fase relativa de los componentes
espectrales de emisión cuando la citada señal modificada de
recepción corresponde a una modulación por el citado primer tipo de
señal de modulación de recepción, y
- detecta selectivamente el citado primer valor
de segunda intensidad de los componentes espectrales de emisión o el
citado segundo valor de segunda intensidad de emisión cuando la
citada señal modificada de recepción corresponde a una modulación
por el citado segundo tipo de señal de modulación.
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