KR20160022069A - 양자 암호 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

양자 암호 통신 장치는 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송되는 광펄스를 생성하는 광원 및 상기 복수의 양자 암호 송신 장치 각각으로부터 상기 광펄스의 양자상태에 키(key)를 인코딩하여 생성된 광신호를 수신하며, 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 수신된 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하는 양자얽힘 측정부를 포함할 수 있다. 양자 암호 통신 장치는 상기 광원의 광펄스를 상기 양자 암호 송신 장치에 전달하며, 상기 양자 암호 송신 장치의 광신호를 상기 양자얽힘 측정부에 전달하는 신호 방향 결정부, 상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사하는 반사체, 상기 광펄스 또는 상기 광신호의 위상을 임의로 변조하는 임의 위상 변환 장치 또는 상기 키에 대응되는 디지털 신호를 상기 광펄스에 인코딩(encoding)하는 변조기를 더 포함할 수 있다.

Description

양자 암호 통신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR QUANTUM CRYPTOGRAPHIC COMMUNICATION}
실시예들은 양자 암호 통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 측정 장치에 무관하게 비밀키(secure key)를 분배하는 기술에 관한 것이다.
최근, 대규모 개인정보 유출 등의 사건을 계기로 통신 보안이 문제화되면서, 안전한 암호 시스템에 대한 요구가 점차 높아지고 있다. 일반적으로 이용되는 암호 시스템들은 물리적 현상을 이용하는 시스템이 아닌, 수학적인 난제(難題)를 이용할 경우 해킹의 확률이 낮다는 점을 이용하는 시스템이다. 따라서, 외부에서 암호 시스템을 해킹하여 암호화된 정보를 분석할 확률이 여전히 존재하는 문제가 있다.
반면, 양자암호(quantum cryptography)는 양자역학의 불확실성을 바탕으로, 양자효과를 보이는 단일 광자는 복제가 불가능하다는 점에 착안하여 개발된 암호 시스템으로서, 통신의 주체들이 동일한 비밀키(secure key)를 양자를 이용하여 안전하게 나눠 가지며, 그 키를 이용하여 정보를 암호화 또는 복호화한다. 이론적으로는, 외부에서 해킹을 시도할 경우 광자의 특성이 변화하기 때문에, 외부에서 본래의 비밀키 또는 정보를 얻을 수 없는, 해킹이 불가능한 암호 시스템을 구현할 수 있다.
그러나, 실제로는 양자 암호 시스템에 이용되는 측정 장치의 결함 또는 불완전성에 의해 해킹이 가능할 수 있다. 따라서, 측정 장치에 무관하게 비밀키를 분배할 수 있는 측정 장치에 무관한 양자키 분배 시스템(Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution; MDI QKD)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 측정 장치에 무관한 양자 암호 통신 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1을 참고하면, 제 1 양자 암호 송신 장치(Alice)(110) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(Bob)(20)는 각각 광원(101) 및 광원(102)을 포함하며, 각각의 광원(101, 102)으로부터 생성된 광펄스를 정보를 갖는 광신호로 변환하여 양자채널(104)을 통해 양자 암호 통신 장치(Charlie)(100)로 전송한다. 그 후, 양자 얽힘 측정부(103)는 양자얽힘 기저를 이용하여 수신한 복수의 광신호 사이의 관계를 측정하고 두 양자 암호 송신 장치(110, 120)에 공통의 정보를 분배함으로써 측정장치에 무관한 비밀키 분배 시스템을 구현할 수 있다.
그러나, 현재까지의 측정 장치에 무관한 양자 암호 통신 시스템에서는 복수의 양자 암호 송신 장치(110, 120)의 광원(101, 102)이 구별이 불가능하도록 완벽히 동일해야 하며, 두 광원(101, 102)으로부터 생성된 광신호의 속성의 차이를 측정하여 상기 속성이 동일해 지도록 피드백하는 별도의 장치(active control)가 필요하다. 그러나, 이러한 피드백 장치는 구현이 어렵고 비용이 많이 들어 현실적으로 실용화하기에 어려운 점에서 한계가 있다.
Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty, and Bing Qi, "Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution", Physical Review Letters 108, 130503 (2012)
본 발명의 일 측면에 따르면, 측정 장치의 결함에 무관하며, 동일한 광원으로부터 비롯되는 광신호를 이용하여 비밀키(secure key)를 분배하는 양자양자 암호 통신 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 동일한 속성을 갖는 복수의 광펄스 또는 광신호를 별도의 피드백 장치 없이 생성하는 양자 암호 통신 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 환경 변화에 강인한 양자 암호 통신 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치는 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송되는 광펄스를 생성하는 광원; 및 상기 복수의 양자 암호 송신 장치 각각으로부터 상기 광펄스의 양자상태에 키(key)를 인코딩하여 생성된 광신호를 수신하며, 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 수신된 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하는 양자얽힘 측정부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 통신 장치는 상기 광원의 광펄스를 상기 양자 암호 송신 장치에 전달하며, 상기 양자 암호 송신 장치의 광신호를 상기 양자얽힘 측정부에 전달하는 신호 방향 결정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호 방향 결정부는 광 서큘레이터(circulator)일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양자 암호 송신 장치는 상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사하는 반사체를 포함할 수 있다.
상기 반사체는 패러데이 거울(Faraday mirror)일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양자 암호 송신 장치는 상기 광펄스 또는 상기 광신호의 위상을 임의로 변조하는 임의 위상 변환 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양자 암호 송신 장치는, 상기 키에 대응되는 디지털 신호를 상기 광펄스에 인코딩(encoding)하는 변조기를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 광원은 양자얽힘 광원일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 방법은 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계; 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계로서, 각각의 상기 광신호는 각각의 상기 양자 암호 송신 장치에서 상기 광펄스의 양자상태에 키를 인코딩하여 생성된, 상기 복수의 광신호를 수신하는 단계; 및 상기 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 통신 방법은, 상기 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계와 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계 사이에, 상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사시키는 단계는, 상기 광펄스 또는 상기 광신호의 편광을 회전시켜 반사시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 통신 방법은, 상기 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계와 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계 사이에, 상기 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 통신 방법은, 상기 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계 와 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계 사이에, 상기 키에 대응되는 디지털 신호를 상기 광펄스에 인코딩하여 상기 광신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 양자 암호 통신 장치 및 방법에 따르면, 측정 장치의 결함에 무관하며, 동일한 편광, 타이밍(timing), 스펙트럼 특성(spectral property) 등의 속성을 갖는 복수의 광펄스 또는 광신호를 별도의 피드백 장치 없이 구현함으로써 실용성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 양자 암호 통신 장치 및 방법에 따르면, 신호의 전송 과정에서의 환경 변화에 강인한 양자 암호 통신을 실현할 수 있다.
도 1은 측정 장치에 무관한 양자 암호 통신 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치가 광펄스를 전송하고 광신호를 수신하는 양자 암호 송신 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 방법의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 방법의 흐름을 나타내는 순서도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 유사한 참조부호가 복수의 도면에서 사용되는 경우, 유사한 참조부호는 여러 실시 예들에 대해서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2를 참고하면, 양자 암호 통신 장치(Charlie)(200)는 광원(201) 및 양자얽힘 측정부(202)를 포함할 수 있다. 광원(201)은 제 1 양자 암호 송신 장치(Alice)(210) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(Bob)(220)로 전송되는 광펄스를 생성한다. 일 실시예에서, 광원(201)은 레이저 광원 또는 양자얽힘 광원(예를 들면, 자발매개하향변환 광자쌍)일 수 있다.
생성된 광펄스는 양자채널(203)을 통해 제 1 양자 암호 송신 장치(210) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(220)로 전송되며, 양자채널(203)은 예를 들면 광섬유 또는 대기중(free space)일 수 있다. 광펄스를 수신한 제 1 양자 암호 송신 장치(210) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(220)는 각각 광펄스의 양자상태에 키를 인코딩하여 광신호를 생성하고, 생성한 광신호를 양자 얽힘 측정부(202)로 전송한다. 이 때, 제 1 양자 암호 송신 장치(210)와 제 2 양자 암호 송신 장치(220)가 광펄스의 인코딩에 사용하는 키는 서로 다르며, 무작위로 생성된 난수(random number)일 수 있다.
제 1 양자 암호 송신 장치(210) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(220)로부터 광신호를 수신한 양자 얽힘 측정부(202)는 수신된 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하고, 측정 결과를 공통된 정보로서 제 1 양자 암호 송신 장치(210) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(220)로 전송한다.
제 1 양자 암호 송신 장치(210) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(220)는 수신한 정보를 이용하여 공통의 비밀키(secure key)를 복구함으로써 동일한 비밀키를 가질 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치는 하나의 광원로부터 동일한 특성을 가지는 광자 또는 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하고, 복수의 양자 암호 송신 장치는 상기 하나의 광원으로부터 생성된 광자 또는 광펄스를 이용하여 광신호를 생성함으로써, 양자얽힘 측정의 대상인 복수의 광신호는 편광, 타이밍(timing), 스펙트럼 특성(spectral property) 등의 속성을 동일하게 갖는다. 따라서, 복수의 광신호의 속성을 구별 불가능하도록 동일하게 만들기 위한 속성 차이 측정 장치 또는 피드백 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 저비용으로 쉽게 양자 암호 통신 장치를 구현할 수 있다. 또한, 광자가 동일한 양자채널(203)을 왕복하게 함으로써 환경 변화에 강인한 양자 암호 통신 장치를 제공할 수 있다.
도 2에는 광원(201)이 2개의 양자 암호 송신 장치(210, 220)로 광펄스를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 양자 암호 송신 장치의 개수는 이에 한하지 않으며, 2 이상 존재할 수 있다. 예를 들면, 광원(201)은 NxN 개(N은 자연수)의 양자 암호 송신 장치로 광펄스를 전송하고, NxN 개의 양자 암호 송신 장치에서 생성된 광신호는 양자 얽힘 측정부(202)로 전송됨으로써 NxN 네트워크를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치가 광펄스를 송신하고 광신호를 수신하는 양자 암호 송신 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3을 참고하면, 양자 암호 송신 장치(310)는 반사체(313)를 포함할 수 있다. 반사체(313)는 광펄스 또는 광신호를 반사함으로써 광펄스 또는 광신호의 진행 경로를 180도 변경한다. 반사체(313)가 반사하는 광펄스 또는 광신호는 광원(201; 도 2)이 생성한 광펄스와 비교하여 양자상태(예를 들면, 위상 또는 편광)가 변조된 상태일 수도 있고, 변조되지 않은 상태일 수도 있다.
일 실시예에서, 반사체(313)는 광펄스 또는 광신호의 편광을 회전시켜 반사하는 패러데이 거울(Faraday mirror)일 수 있다. 패러데이 거울은 패러데이 회전자(Faraday rotator)에 이용되는 거울로서, 입사하는 광펄스 또는 광신호의 편광을 90도 회전시켜 되돌려 보낸다. 반사되는 광펄스 또는 광신호의 편광은 입사할 때 광펄스 또는 광신호가 가지는 편광과 수직이므로, 양자채널(203; 도 2)을 통해 양자 암호 통신 장치(200; 도 2)로 광신호가 전송되는 동안의 환경적 요인에 의한 편광 등의 변화가 자동으로 보정된다. 따라서, 환경 변화에 강인한 양자 암호 통신 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 송신 장치(310)는 임의 위상 변환 장치(311)를 포함할 수 있다. 임의 위상 변환 장치(311)는 광원(201; 도 2)으로부터 수신한 광펄스 또는 광펄스 변환 장치(312)로부터 수신한 광신호의 양자상태를 임의로 변조하며, 예를 들면, 위상을 변조할 수 있다.
양자 암호 통신 장치에 포함된 양자얽힘 측정부는 복수의 광신호 사이의간섭을 측정함으로써 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정한다. 복수의 광신호 사이에는 1차 간섭(first order interference)과 2차 간섭(second order interference)이 발생하며, 양자얽힘 측정부에서 측정하고자 하는 것은 2차 간섭에 해당한다. 1차 간섭은 빛이 가지는 전자기장(electromagnetic field) 사이의 간섭으로서 하나의 검출기를 통해 측정할 수 있는 반면, 2차 간섭은 빛의 세기(intensity) 사이의 간섭으로서 두 개의 검출기의 상관관계를 이용하여 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치는 각각의 양자 암호 송신 장치에 포함되는 임의 위상 변환 장치를 통해 광펄스 또는 광신호의 위상을 변조함으로써, 복수의 광자 간의 일차가간섭성(first-order coherence)을 제거할 수 있으며, 이 때, 임의 위상 변환 장치들은 동기화되지 않는다.
일 실시예에서, 양자 암호 송신 장치(310)는 변조기(312)를 포함할 수 있다. 변조기(312)는 키(key)에 대응되는 디지털 신호를 상기 광펄스의 양자상태(예를 들면, 편광 또는 위상)에 인코딩(encoding)함으로써, 광펄스를 정보를 갖는 광신호로 변환한다. 예를 들면, 양자 암호 송신 장치(310)는 난수 생성기로부터 생성된 난수에 대응되는 디지털 신호에 따라 광펄스의 편광을 변조함으로써 디지털 신호를 광펄스의 편광에 인코딩하여 상기 디지털 신호를 나타내는 광신호를 생성한다.
변조기(312)에는 임의 위상 변환 장치(311)에 의해 속성이 변조된 광펄스가 입력되어 광신호로 변환될 수도 있고, 광원으로부터 수신한, 속성이 변조되지 않은 광펄스가 입력되어 광신호로 변환될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4를 참고하면, 양자 암호 통신 장치(400)는 신호 방향 결정부(402)를 더 포함할 수 있다. 신호 방향 결정부(402)는 광원(401)으로부터의 광펄스를 제 1 양자 암호 송신 장치(410) 또는 제 2 양자 암호 송신 장치(420)에 전달하며, 제 1 양자 암호 송신 장치(410) 또는 제 2 양자 암호 송신 장치(420)가 전송하는 광신호를 양자얽힘 측정부(403)로 전달한다. 즉, 광펄스 또는 광신호의 진행 방향을 결정한다. 일 실시예에서, 신호 방향 결정부(402)는 광 서큘레이터(circulator)일 수 있다.
도 4에 도시된 양자 암호 통신 장치(400)의 비밀키 분배 과정의 일 실시예는 다음과 같다. 광원(401)에서 생성된 광펄스는 신호 방향 결정부(402)에 입력되어 신호 방향 결정부(402)의 상태에 따라 제 1 양자 암호 송신 장치(410) 및 제 2 양자 암호 송신 장치(420)로 양자채널(404)을 통해 전송된다. 임의 위상 변환 장치(411)는 양자 암호 통신 장치(400)로부터 수신한 광펄스의 위상을 임의로 변조시켜 변조기(412)로 전송한다. 변조기(412)는 수신한 광펄스의 양자상태에 키를 인코딩하여 광신호를 생성하고, 생성한 광신호를 반사체(413) 쪽으로 전송한다. 반사체(413)는 입사되는 광신호의 편광을 회전시키고, 편광이 회전된 광신호를 양자 암호 통신 장치(400)로 반사시킨다. 광신호는 양자채널(404)을 통해 신호 방향 결정부(402)에 입력되며, 신호 방향 결정부(402)의 상태에 따라 양자얽힘 측정부(403)로 전송된다. 제 2 양자 암호 송신 장치(420)의 임의 위상 변환 장치(421), 변조기(422) 및 반사체(423)도 제 1 양자 암호 송신 장치(410)의 임의 위상 변환 장치(411), 변조기(412) 및 반사체(413)와 유사하게 동작하여, 결과적으로 양자얽힘 측정부(403)로 광신호를 전송한다. 양자얽힘 측정부(403)는 두 양자 암호 송신 장치(410, 420)로부터 수신한 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하여 측정 결과를 두 양자 암호 송신 장치(410, 420)로 전송함으로써, 두 양자 암호 송신 장치(410, 420)가 비밀키를 복구하여 공통의 비밀키를 가질 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 방법의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참고하면, 양자 암호 통신 방법(500)은 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계(501), 복수의 양자 암호 송신 장치에서 광펄스의 양자상태에 키를 인코딩하여 생성된 복수의 광신호를 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 수신하는 단계(502) 및 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하는 단계(503)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 방법은 하나의 광원로부터 광자 또는 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하고, 상기 광자 또는 광펄스를 이용하여 생성된 광신호 사이의 관계를 측정하기 때문에, 별도의 피드백 장치없이 속성이 동일한 광신호를 생성하고 이용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 암호 통신 방법의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참고하면, 일 실시예에서, 양자 암호 통신 방법(600)은 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계(601)와 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계(602) 사이에, 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 통신 방법(600)은 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계(601)와 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계(602) 사이에, 키에 대응되는 디지털 신호를 광펄스에 인코딩하여 광신호를 생성하는 단계(605)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 양자 암호 통신 방법(600)은 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계(601)와 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계(602) 사이에, 광펄스 또는 광신호를 반사시키는 단계(606)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광펄스 또는 광신호를 반사시키는 단계(606)는 광펄스 또는 광신호의 편광을 회전시켜 반사시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 6에는 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604), 키에 대응되는 디지털 신호를 광펄스에 인코딩하여 광신호를 생성하는 단계(605) 및 광펄스 또는 광신호를 반사시키는 단계(606)가 순서대로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 세 단계(604, 605, 606)가 다른 순서로 실행될 수 있다.
예를 들어, 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계(601) 다음으로, 키에 대응되는 디지털 신호를 광펄스에 인코딩하여 광신호를 생성하는 단계(605), 광펄스 또는 광신호를 반사하는 단계(606) 및 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604)의 순서로 실행될 수 있다. 이 경우, 광펄스 또는 광신호를 반사하는 단계(606)에서는 광신호를 반사할 것이며, 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604)에서는 광신호를 변조할 것이다.
또 다른 예로서, 광펄스 또는 광신호를 반사하는 단계(606), 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604) 및 키에 대응되는 디지털 신호를 광펄스에 인코딩하여 광신호를 생성하는 단계(605)의 순서로 실행될 수 있다. 이 경우, 광펄스 또는 광신호를 반사하는 단계(606)에서는 광펄스를 반사할 것이며, 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604)에서는 광펄스를 변조할 것이다.
즉, 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계(604)와 키에 대응되는 디지털 신호를 광펄스에 인코딩하여 광신호를 생성하는 단계(605) 각각은 광펄스 또는 광신호를 반사하는 단계(606)의 전과 후 중 적어도 하나에 실행될 수 있다.
이상, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경 및 변형이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
200 : 양자 암호 통신 장치 201 : 광원
202 : 양자얽힘 측정부 203 : 양자채널
210 : 제 1 양자 암호 송신 장치 220 : 제 2 양자 암호 송신 장치

Claims (15)

  1. 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송되는 광펄스를 생성하는 광원; 및
    상기 복수의 양자 암호 송신 장치 각각으로부터 상기 광펄스의 양자상태에 키(key)를 인코딩하여 생성된 광신호를 수신하며, 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 수신된 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하는 양자얽힘 측정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 광펄스를 상기 양자 암호 송신 장치에 전달하며, 상기 양자 암호 송신 장치의 광신호를 상기 양자얽힘 측정부에 전달하는 신호 방향 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 방향 결정부는 광 서큘레이터(circulator)인 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 암호 송신 장치는,
    상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사하는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사체는 패러데이 거울(Faraday mirror)인 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 암호 송신 장치는,
    상기 광펄스 또는 상기 광신호의 위상을 임의로 변조하는 임의 위상 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자 암호 송신 장치는,
    상기 키에 대응되는 디지털 신호를 상기 광펄스에 인코딩(encoding)하는 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 양자얽힘 광원인 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 양자 암호 송신 장치는 NxN개(N은 자연수)인 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 장치.
  10. 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계;
    상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계로서, 각각의 상기 광신호는 각각의 상기 양자 암호 송신 장치에서 상기 광펄스의 양자상태에 키를 인코딩하여 생성된, 상기 복수의 광신호를 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 광신호의 양자상태 사이의 관계를 측정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 양자 암호 통신 방법은,
    상기 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계와 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계 사이에,
    상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광펄스 또는 상기 광신호를 반사시키는 단계는, 상기 광펄스 또는 상기 광신호의 편광을 회전시켜 반사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 양자 암호 통신 방법은,
    상기 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계와 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계 사이에,
    상기 광펄스 또는 광신호의 위상을 임의로 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 양자 암호 통신 방법은,
    상기 광펄스를 복수의 양자 암호 송신 장치로 전송하는 단계 와 상기 복수의 양자 암호 송신 장치로부터 복수의 광신호를 수신하는 단계 사이에,
    상기 키에 대응되는 디지털 신호를 상기 광펄스에 인코딩하여 상기 광신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 양자 암호 송신 장치는 NxN개(N은 자연수)인 것을 특징으로 하는 양자 암호 통신 방법.
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