RU2454810C1 - Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier - Google Patents
Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454810C1 RU2454810C1 RU2010147936/08A RU2010147936A RU2454810C1 RU 2454810 C1 RU2454810 C1 RU 2454810C1 RU 2010147936/08 A RU2010147936/08 A RU 2010147936/08A RU 2010147936 A RU2010147936 A RU 2010147936A RU 2454810 C1 RU2454810 C1 RU 2454810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electro
- optically coupled
- phase modulator
- output
- optical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к криптографической технике, а именно к системам квантовой рассылки криптографического ключа.The invention relates to a cryptographic technique, namely to quantum distribution systems of a cryptographic key.
В соответствии с обычной терминологией криптографии в прототипе передающий и принимающий пользователи называются Alice (Алиса) и Bob (Боб). Передающее устройство Алиса содержит обычное устройство передачи и квантовую часть передатчика. Боб имеет приемное устройство, содержащее обычное приемное устройство и квантовое. Алиса и Боб общаются с помощью двух каналов, один из которых является публичным, а второй - квантовым.In accordance with the usual cryptography terminology in the prototype, the transmitting and receiving users are called Alice (Alice) and Bob (Bob). The Alice transmitter comprises a conventional transmitter and a quantum portion of the transmitter. Bob has a receiver device comprising a conventional receiver device and a quantum device. Alice and Bob communicate through two channels, one of which is public, and the second is quantum.
Известно устройство квантовой рассылки криптографического ключа [Патент США №7266304, дата приоритета 04.09.2007. МКИ: Н04В 10/00; H04K 1/00], содержащее соединенные посредством волоконно-оптической линии связи, передающее устройство, включающее, расположенные последовательно по ходу излучения источник монохроматического излучения, электрооптический фазовый модулятор и аттенюатор, а также устройство сдвига фазы, выход которого соединен с управляющим входом электрооптического фазового модулятора, а вход устройства сдвига фазы соединен с выходом генератора радиочастотного сигнала, и приемное устройство, включающее электрооптический фазовый модулятор, выход которого оптически сопряжен с первым портом оптического циркулятора, первый спектральный фильтр, оптически сопряженный со вторым портом оптического циркулятора, и второй спектральный фильтр, оптически сопряженный с третьим портом оптического циркулятора, первый и второй приемники одиночных фотонов расположены за первым и вторым спектральными фильтрами соответственно по ходу излучения, управляющий вход электрооптического фазового модулятора соединен с выходом устройства сдвига фазы, к входу которого подключен выход генератора радиочастотного сигнала, волоконно-оптическая линия связи оптически сопряжена с аттенюатором передающего устройства и с входом электрооптического фазового модулятора приемного устройства, устройство содержит блок синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с входами генератора радиочастотного сигнала приемного и передающего устройств соответственно.A device for quantum distribution of a cryptographic key is known [US Patent No. 7266304, priority date 04.09.2007. MKI: Н04В 10/00; H04K 1/00], comprising a transmission device connected by means of a fiber optic communication line, including a monochromatic radiation source, an electro-optical phase modulator and an attenuator arranged in series along the radiation, and a phase shift device, the output of which is connected to the control input of the electro-optical phase modulator and the input of the phase shift device is connected to the output of the radio frequency signal generator, and the receiving device, including an electro-optical phase modulator, the output of which о is optically coupled to the first port of the optical circulator, the first spectral filter optically coupled to the second port of the optical circulator, and the second spectral filter optically coupled to the third port of the optical circulator, the first and second single photon receivers are located downstream of the first and second spectral filters, respectively radiation, the control input of the electro-optical phase modulator is connected to the output of the phase shift device, to the input of which the output of the radio frequency generator is connected signal, the fiber-optic communication line is optically coupled to the attenuator of the transmitting device and to the input of the electro-optical phase modulator of the receiving device, the device contains a synchronization unit, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the radio-frequency signal generator of the receiving and transmitting devices, respectively.
Стандартное оптическое волокно, используемое в волоконно-оптических линиях связи, обладает двулучепреломлением, которое носит случайный характер, в том числе зависит случайным образом от времени. Электрооптические фазовые модуляторы, используемые в волоконных линиях связи, в большом числе случаев чувствительны к поляризации излучения. Алиса может однозначно ввести фазу в сигнал, непосредственно излучаемый ее лазером. Однако при передаче этого сигнала по длинному волокну к Бобу состояние поляризации может непредсказуемо измениться. Кроме того, состояние поляризации может случайным образом зависеть от времени. Поскольку электрооптический фазовый модулятор Боба также чувствителен к состоянию поляризации проходящего через него излучения, результат модуляции сигнала с его стороны может случайно зависеть от времени. С учетом этих обстоятельств представленное устройство обладает следующими недостатками: высокий коэффициент квантовых ошибок, низкая скорость передачи секретного криптографического ключа и низкая степень защищенности секретного криптографического ключа.The standard optical fiber used in fiber-optic communication lines has birefringence, which is random in nature, including randomly depending on time. Electro-optical phase modulators used in fiber communication lines are, in a large number of cases, sensitive to radiation polarization. Alice can unambiguously introduce a phase into the signal directly emitted by her laser. However, when this signal is transmitted over a long fiber to Bob, the polarization state can change unpredictably. In addition, the polarization state may randomly depend on time. Since Bob's electro-optical phase modulator is also sensitive to the polarization state of the radiation passing through it, the result of the signal modulation on his part may randomly depend on time. Given these circumstances, the presented device has the following disadvantages: high coefficient of quantum errors, low transmission rate of the secret cryptographic key and low degree of security of the secret cryptographic key.
Известно устройство квантовой рассылки криптографического ключа, выбранное в качестве прототипа [Патент США №6272224 В1, дата приоритет 07.04.2001. МКИ: H04L 9/08; H04K 1/00], содержащее, соединенные посредством волоконно-оптической линии связи, передающее устройство, включающее расположенные последовательно по ходу излучения источник монохроматического излучения, электрооптический фазовый модулятор и аттенюатор, а также устройство сдвига фазы, выход которого соединен с управляющим входом электрооптического фазового модулятора, а вход устройства сдвига фазы соединен с выходом генератора радиочастотного сигнала, и приемное устройство, включающее электрооптический фазовый модулятор, выход которого оптически сопряжен со спектральным фильтром, который оптически сопряжен с приемником классического излучения и приемником одиночных фотонов, управляющий вход электрооптического фазового модулятора соединен с выходом устройства сдвига фазы, к входу которого подключен выход генератора радиочастотного сигнала, волоконно-оптическая линия связи оптически сопряжена с аттенюатором передающего устройства и с входом электрооптического фазового модулятора приемного устройства, устройство содержит блок синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с входами генератора радиочастотного сигнала приемного и передающего устройств соответственно, а также блок управления фазовым сдвигом, первый и второй выходы которого соединены с синхронизационными входами устройства сдвига фазы приемного и передающего устройств соответственно.A device for quantum distribution of a cryptographic key is known, selected as a prototype [US Patent No. 6272224 B1, priority date 04/07/2001. MKI: H04L 9/08; H04K 1/00], comprising, connected via a fiber-optic communication line, a transmitting device including a monochromatic radiation source, an electro-optical phase modulator and an attenuator arranged in series along the radiation, and also a phase shift device, the output of which is connected to the control input of the electro-optical phase modulator and the input of the phase shift device is connected to the output of the radio frequency signal generator, and the receiving device, including an electro-optical phase modulator, the output of which o is optically coupled to a spectral filter, which is optically coupled to a classical radiation receiver and a single photon receiver, the control input of the electro-optical phase modulator is connected to the output of the phase shift device, to the input of which the output of the radio frequency signal generator is connected, the fiber-optic communication line is optically coupled to the transmit attenuator device and with the input of the electro-optical phase modulator of the receiving device, the device contains a synchronization unit, the first and second outputs rows are connected to inputs of the RF signal generator receiving and transmitting devices, respectively, and the phase shift control unit, the first and second outputs are connected to inputs of a synchronization device receiving and transmitting phase shifter, respectively.
Представленное устройство также имеет недостатки, связанные со случайным характером двулучепреломления оптического волокна, используемого в волоконно-оптических линиях связи. На протяжении линии передачи оптический сигнал произвольно меняет состояние поляризации, возникает поляризационная зависимость модуляции на приемном устройстве. Согласование оптических фаз излучения нарушается, что, в свою очередь, ведет к повышению коэффициента квантовых ошибок, уменьшению скорости передачи секретного криптографического ключа и снижению степени защищенности секретного криптографического ключа.The presented device also has disadvantages associated with the random nature of the birefringence of the optical fiber used in fiber-optic communication lines. Throughout the transmission line, the optical signal arbitrarily changes the polarization state; a polarization dependence of the modulation at the receiving device appears. The coordination of the optical phases of the radiation is violated, which, in turn, leads to an increase in the quantum error coefficient, a decrease in the transmission rate of the secret cryptographic key, and a decrease in the degree of security of the secret cryptographic key.
Изобретение решает задачу понижения коэффициента квантовых ошибок, повышения скорости передачи секретного криптографического ключа и повышения степени защищенности секретного криптографического ключа посредствам компенсации двулучепреломления волокна и поляризационной чувствительности модулятора в системе квантовой рассылки ключа на поднесущих частотах модулированного излучения.The invention solves the problem of reducing the coefficient of quantum errors, increasing the transmission rate of the secret cryptographic key and increasing the degree of security of the secret cryptographic key by compensating for the birefringence of the fiber and the polarization sensitivity of the modulator in the system of quantum key distribution at subcarrier frequencies of modulated radiation.
Поставленная задача решается следующим образом. Устройство квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущих частотах модулированного излучения, содержащее, соединенные посредством волоконно-оптической линии связи, передающее устройство, включающее расположенные последовательно по ходу излучения источник монохроматического излучения, электрооптический фазовый модулятор и аттенюатор, а также устройство сдвига фазы, выход которого соединен с управляющим входом электрооптического фазового модулятора, а вход устройства сдвига фазы соединен с выходом генератора радиочастотного сигнала, и приемное устройство, включающее электрооптический фазовый модулятор, приемник классического излучения, оптически сопряженный со спектральным фильтром и приемник одиночных фотонов, электрооптический фазовый модулятор подключен к устройству сдвига фазы, к входу которого подключен выход генератора радиочастотного сигнала, волоконно-оптическая линия связи оптически сопряжена с аттенюатором передающего устройства, устройство содержит блок синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с входами генератора радиочастотного сигнала приемного и передающего устройств соответственно.The problem is solved as follows. A device for quantum distribution of a cryptographic key at subcarrier frequencies of modulated radiation, comprising a transmission device including a monochromatic radiation source, an electro-optical phase modulator and an attenuator arranged in series along the radiation path, and a phase shift device, the output of which is connected to the control input of the electro-optical phase modulator, and the input of the phase shifter is connected to the output of the radio frequency generator of a different signal, and a receiving device including an electro-optical phase modulator, a classical radiation receiver optically coupled to a spectral filter and a single photon receiver, an electro-optical phase modulator is connected to a phase shifter, to the input of which an output of an RF signal generator is connected, and a fiber-optic communication line is optically coupled to the attenuator of the transmitting device, the device contains a synchronization unit, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the generator adiochastotnogo signal transmitting and receiving devices, respectively.
Устройство отличается тем, что электрооптический фазовый модулятор в приемном устройстве выполнен из двух расположенных по ходу излучения электрооптических фазовых модуляторов, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходом устройства сдвига фазы соответственно, причем выход первого электрооптического фазового модулятора оптически сопряжен с выходом второго электрооптического фазового модулятора, за модуляторами по ходу излучения установлено фарадеевское зеркало, оптически сопряженное с входом второго электрооптического фазового модулятора, в приемное устройство введен оптический циркулятор, первый порт которого оптически сопряжен с волоконно-оптической линией связи, второй порт оптически сопряжен с входом первого электрооптического фазового модулятора, третий порт оптически сопряжен со спектральным фильтром, а четвертый порт оптически сопряжен с входом приемника одиночных фотонов, устройство синхронизации имеет третий и четвертый выходы, которые соединены с синхронизационными входами устройств сдвига фазы приемного и передающего устройств соответственно.The device is characterized in that the electro-optical phase modulator in the receiving device is made of two electro-optical phase modulators located along the radiation, the control inputs of which are connected to the first and second output of the phase shifter, respectively, the output of the first electro-optical phase modulator being optically coupled to the output of the second electro-optical phase modulator , a Faraday mirror optically coupled to the input of the second electroopt phase modulator, an optical circulator is introduced into the receiver, the first port of which is optically coupled to the fiber-optic communication line, the second port is optically coupled to the input of the first electro-optical phase modulator, the third port is optically coupled to the spectral filter, and the fourth port is optically coupled to the receiver input single photons, the synchronization device has third and fourth outputs, which are connected to the synchronization inputs of the phase shift devices of the receiving and transmitting devices TV respectively.
Сущность заявляемого изобретения поясняется следующим.The essence of the invention is illustrated as follows.
В соответствии с изобретением передающее устройство содержит источник квазимонохроматического излучения с частотой ω0. Амплитуда сигнала источника квазимонохроматического излучения может быть представлена, какIn accordance with the invention, the transmitting device comprises a source of quasimonochromatic radiation with a frequency of ω 0 . The amplitude of the signal source of quasi-monochromatic radiation can be represented as
Электрооптические фазовые модуляторы на передающем и приемном устройствах управляются синхронизованным гармоническим сигналом на поднесущей частоте Ω<<ω0, поступающим от генератора радиочастотных сигналов. Вводимую каждой стороной фазу можно описать следующим образом:The electro-optical phase modulators at the transmitting and receiving devices are controlled by a synchronized harmonic signal at the subcarrier frequency Ω << ω 0 , coming from the radio-frequency signal generator. The phase introduced by each side can be described as follows:
где А - индекс модуляции, а Ф - вносимый Алисой или Бобом фазовый сдвиг. В этом случае, как известно, на расстояниях от несущей частоты, кратных ±Ω, появляется множество боковых частот. При этом фазовые сдвиги ±Ф вводятся в оптические колебания на боковых частотах ω0±n*Ω (n - целое). Допуская, что А<<1, мы пренебрегаем всеми боковыми частотами, кроме двух ближайших к центральной частоте ω0±Ω.where A is the modulation index, and F is the phase shift introduced by Alice or Bob. In this case, as is well known, at distances from the carrier frequency that are multiples of ± Ω, many lateral frequencies appear. In this case, the phase shifts ± Ф are introduced into optical vibrations at the lateral frequencies ω 0 ± n * Ω (n is an integer). Assuming that A << 1, we neglect all side frequencies except the two nearest to the center frequency ω 0 ± Ω.
Сигнал источника квазимонохроматического излучения удовлетворяет уравнению (1), тогда после фазовой модуляции на передающем устройстве этот сигнал можно описать следующим образом:The signal source of quasi-monochromatic radiation satisfies equation (1), then after phase modulation on the transmitting device, this signal can be described as follows:
где ФА и φA(t) - фазы, вводимые Алисой. Интенсивность излученияwhere Φ A and φ A (t) are the phases introduced by Alice. Radiation intensity
перераспределяется между тремя спектральными составляющими, некоторая доля исходного сигнала переходит на поднесущие частоты. Интенсивность излучения на поднесущих частотах пропорциональна А2.redistributed between the three spectral components, a certain fraction of the original signal goes to subcarrier frequencies. The radiation intensity at subcarrier frequencies is proportional to A 2 .
На приемном устройстве сигнал подвергается повторной модуляции. Боб действует аналогично Алисе, вводя свою фазу в поднесущую частоту. После фазовой модуляции на приемном устройстве оптический сигнал имеет следующий вид:At the receiver, the signal is re-modulated. Bob acts similarly to Alice, introducing his phase into the subcarrier frequency. After phase modulation at the receiving device, the optical signal has the following form:
где ФВ и φB(t) - фазы, вводимые Бобом. Интенсивность излучения вновь перераспределяется между тремя спектральными составляющими, некоторая доля исходного сигнала переходит на поднесущие частоты. Сигналы, перенесенные Алисой и Бобом на поднесущие частоты, интерферируют.where Ф В and φ B (t) are the phases introduced by Bob. The radiation intensity is redistributed again between the three spectral components, a certain fraction of the initial signal passes to the frequency subcarriers. The signals transferred by Alice and Bob to the subcarrier frequencies interfere.
Используя (3) и (4), получаем вероятность р детектирования фотона на боковых частотахUsing (3) and (4), we obtain the probability p of detecting a photon at side frequencies
где ρ≤1 - квантовая эффективность приемника одиночных фотонов, а µ<<1 - среднее число фотонов в импульсе на поднесущих частотах на выходе передающего устройства.where ρ≤1 is the quantum efficiency of the receiver of single photons, and μ << 1 is the average number of photons per pulse at subcarrier frequencies at the output of the transmitting device.
Интенсивность излучения на поднесущий частотах зависит от значений фазового сдвига, внесенных на передающем устройстве ФА и на приемном устройстве ФВ. В случае, когда модулирующие радиочастотные сигналы Алисы и Боба синфазны, т.е. разность фаз двух модулирующих радиочастотных сигналов равна нулю (ФА-ФВ=0), на поднесущих частотах наблюдается конструктивная интерференция, и интенсивность оптического сигнала максимальна. В случае, когда модулирующие радиочастотные сигналы Алисы и Боба находятся в противофазе, т.е. разность фаз модулирующих сигналов равна π(ФА-ФВ=π), наблюдается деструктивная интерференция, и интенсивность сигнала на поднесущих частотах фактически равняется нулю.The radiation intensity depends on the subcarrier frequency from the phase shift values included in a transmitting device A and F on the receiving device FV. In the case when the modulating RF signals of Alice and Bob are in phase, i.e. the phase difference of the two modulating radio frequency signals is zero (Ф А -Ф В = 0), structural interference is observed at the subcarrier frequencies, and the optical signal intensity is maximum. In the case when the modulating radio frequency signals of Alice and Bob are in antiphase, i.e. the phase difference of the modulating signals is π (Ф А -Ф В = π), destructive interference is observed, and the signal intensity at the subcarrier frequencies is practically zero.
Излучение, поступившее от Алисы и прошедшее электрооптический фазовый модулятор Боба, попадает на фарадеевское зеркало. После отражения от фарадеевского зеркала вертикальная и горизонтальная компоненты поляризации излучения меняются местами. Излучение, отраженное от фарадеевского зеркала, проходит через электрооптический фазовый модулятор Боба в обратном направлении. Поэтому все изменения состояния поляризации излучения на его пути от передающего устройства к приемному устройству, при прохождении излучения через электрооптический фазовый модулятор Боба, компенсируются. Кроме того, с использованием фарадеевского зеркала при двойном проходе через модулятор Боба, поляризационная чувствительность модуляции также компенсируется.The radiation received from Alice and passed through Bob's electro-optical phase modulator hits the Faraday mirror. After reflection from the Faraday mirror, the vertical and horizontal components of the radiation polarization change places. The radiation reflected from the Faraday mirror passes through Bob's electro-optical phase modulator in the opposite direction. Therefore, all changes in the state of polarization of radiation on its way from the transmitting device to the receiving device, when the radiation passes through Bob's electro-optical phase modulator, are compensated. In addition, using a Faraday mirror with double pass through the Bob modulator, the polarization sensitivity of the modulation is also compensated.
При модуляции излучения электрическое поле, накладываемое на электрооптический кристалл, формируется в виде бегущей волны. В этом случае эффективность модуляции зависит от того, совпадают направления распространения радиоволны и оптической волны или нет.When radiation is modulated, an electric field superimposed on the electro-optical crystal is formed in the form of a traveling wave. In this case, the modulation efficiency depends on whether the propagation directions of the radio wave and the optical wave coincide or not.
Чтобы модуляция излучения не зависела от состояния его поляризации, эффективность модуляции не должна зависеть от направления распространения излучения. Для получения такой независимости вместо одного модулятора Боба используются два идентичных электрооптических фазовых модулятора, устанавливаемых последовательно таким образом, что выход одного модулятора оптически соединен с выходом второго модулятора, т.е. направления распространения бегущих электрических волн в этих модуляторах будут противоположны. В итоге имеет место полная компенсация двулучепреломления волокна и поляризационной чувствительности модулятора в устройстве квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущих частотах модулированного излучения, что приводит к понижению коэффициента квантовых ошибок, повышению скорости передачи секретного криптографического ключа и повышению степени защищенности секретного криптографического ключа.So that the radiation modulation does not depend on the state of its polarization, the modulation efficiency should not depend on the direction of radiation propagation. To obtain such independence, instead of one Bob modulator, two identical electro-optical phase modulators are used, mounted in series so that the output of one modulator is optically connected to the output of the second modulator, i.e. the directions of propagation of traveling electric waves in these modulators will be opposite. As a result, there is a complete compensation of the birefringence of the fiber and the polarization sensitivity of the modulator in the device for quantum distribution of the cryptographic key at the subcarrier frequencies of the modulated radiation, which leads to a decrease in the quantum error coefficient, an increase in the transmission rate of the secret cryptographic key and an increase in the degree of security of the secret cryptographic key.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема установки квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущих частотах модулированного излучения. На фиг.2а - частотный спектр модулированного сигнала. На фиг.2б - частотный спектр модулированного сигнала в случае, когда разность фаз двух модулирующих сигналов равна нулю. На фиг.2в - частотный спектр модулированного сигнала в случае, когда разность фаз двух модулирующих сигналов равна π.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 is a diagram of the installation of quantum distribution of a cryptographic key on subcarrier frequencies of modulated radiation. On figa - the frequency spectrum of the modulated signal. On figb - frequency spectrum of the modulated signal in the case when the phase difference of the two modulating signals is zero. On figv - the frequency spectrum of the modulated signal in the case when the phase difference of the two modulating signals is equal to π.
Заявляемое устройство содержит передающее устройство, включающее расположенные последовательно по ходу излучения источник монохроматического излучения 1, электрооптический фазовый модулятор 2 и аттенюатор 3, а также устройство сдвига фазы 4, выход которого соединен с управляющим входом электрооптического фазового модулятора 2, а вход устройства сдвига фазы 4 соединен с выходом генератора радиочастотного сигнала 5, и приемное устройство, включающее оптический циркулятор 6, первый порт которого оптически сопряжен с волоконно-оптической линией связи 7, второй порт оптически сопряжен с входом первого электрооптического фазового модулятора 8, третий порт оптически сопряжен со спектральным фильтром 9, а четвертый порт оптически сопряжен с входом приемника одиночных фотонов 10, выход первого электрооптического фазового модулятора 8 оптически сопряжен с выходом второго электрооптического фазового модулятора 11, фарадеевское зеркало 12 оптически сопряжено с входом второго электрооптического фазового модулятора 11, вход приемника классического излучения 13 расположен по ходу излучения за спектральным фильтром 9, управляющие входы электрооптических фазовых модуляторов 8 и 11 соединены с первым и вторым выходом устройства сдвига фазы 14, к входу которого подключен выход генератора радиочастотного сигнала 15, волоконно-оптическая линия связи 7 оптически сопряжена с аттенюатором 3 передающего устройства. Устройство содержит блок синхронизации 16, первый и второй выходы которого соединены с входами генератора радиочастотного сигнала приемного и передающего устройств (5 и 15 соответственно), а третий и четвертый выходы соединены с синхронизационным входом устройства сдвига фазы приемного и передающего устройств (4 и 14 соответственно).The inventive device comprises a transmitting device including a monochromatic radiation source 1, an electro-optical phase modulator 2 and an attenuator 3 arranged sequentially along the radiation, and also a phase shift device 4, the output of which is connected to a control input of the electro-optical phase modulator 2, and the input of the phase shift device 4 is connected with the output of the radio frequency signal generator 5, and a receiving device including an
Устройство работает следующим образом. Световой пучок генерируется источником монохроматического излучения 1. Излучение подвергается амплитудной или фазовой модуляции. В простейшем случае применяется периодическая синусоидальная модуляция. Источником синусоидального сигнала является генератор радиочастотного сигнала 5. В результате амплитудной модуляции в спектре сигнала появляются две боковые частоты, отстоящие от основной частоты оптического сигнала на величину частоты модулирующего радиочастотного сигнала (фиг.2а). В соответствии с изобретением боковые или, как их еще называют, поднесущие частоты используются для передачи квантовой информации. Далее световой пучок ослабляется с помощью аттенюатора 3. Интенсивность излучения на поднесущих частотах должна быть значительно ниже, чем на центральной частоте. Необходимо, чтобы среднее время между двумя генерируемыми фотонами в одном импульсе было больше, чем время передачи одного бита информации. Это условие обеспечивается изменением индекса модуляции, а именно регулировкой амплитуды модулирующего сигнала, осуществляющейся в генераторах радиочастотного сигнала 5 и 15. Ослабленный световой пучок на центральной частоте представляет собой опорный световой пучок. Информационный бит кодируется путем внесения в модулирующий сигнал некоторого фазового сдвига ФА. Фазовый сдвиг регулируется устройством сдвига фазы 4. Передающее устройство соединено с приемным устройством волоконно-оптической линией связи 7, представляющей собой квантовый канал. Модулированный сигнал передается на приемное устройство, где подвергается повторной модуляции. Боб на приемном устройстве использует свой генератор радиочастотного сигнала 15. В модулирующий сигнал Боб также вносит фазовый сдвиг ФВ, используя свое устройство фазового сдвига 14. Интенсивность излучения на поднесущий частотах зависит от значений фазового сдвига, внесенных на передающем устройстве ФА и на приемном устройстве ФВ. В случае, когда модулирующие радиочастотные сигналы Алисы и Боба синфазны, т.е. разность фаз двух модулирующих радиочастотных сигналов равна нулю (ФА-ФВ=0), на поднесущих частотах наблюдается конструктивная интерференция, и интенсивность оптического сигнала максимальна (фиг.2б). В случае, когда модулирующие радиочастотные сигналы Алисы и Боба находятся в противофазе, т.е. разность фаз модулирующих сигналов равна π(ФА-ФВ=π), наблюдается деструктивная интерференция, и интенсивность сигнала на поднесущих частотах фактически равняется нулю (фиг.2в).The device operates as follows. The light beam is generated by a monochromatic radiation source 1. The radiation is subjected to amplitude or phase modulation. In the simplest case, periodic sinusoidal modulation is used. The source of the sinusoidal signal is the RF signal generator 5. As a result of the amplitude modulation, two side frequencies appear in the signal spectrum, which are separated from the main frequency of the optical signal by the frequency of the modulating RF signal (Fig. 2a). In accordance with the invention, the side or, as they are also called, subcarrier frequencies are used to transmit quantum information. Next, the light beam is attenuated using an attenuator 3. The radiation intensity at the subcarrier frequencies should be much lower than at the center frequency. It is necessary that the average time between two generated photons in one pulse be longer than the transmission time of one bit of information. This condition is provided by changing the modulation index, namely, by adjusting the amplitude of the modulating signal, which is carried out in the generators of the radio frequency signal 5 and 15. The attenuated light beam at the central frequency is a reference light beam. The information bit is encoded by introducing a phase shift Φ A into the modulating signal. The phase shift is controlled by the phase shift device 4. The transmitting device is connected to the receiving device by a fiber optic communication line 7, which is a quantum channel. The modulated signal is transmitted to the receiving device, where it is re-modulated. Bob at the receiving device uses a RF signal generator 15. The modulating signal Bob also introduces a phase shift F B using its phase shift device 14. The radiation intensity at the subcarrier frequency depends on the phase shift values included in a transmitting device A and F on the receiving device, FV. In the case when the modulating RF signals of Alice and Bob are in phase, i.e. the phase difference of the two modulating radio frequency signals is zero (Ф А -Ф В = 0), structural interference is observed at the subcarrier frequencies, and the optical signal intensity is maximum (Fig.2b). In the case when the modulating radio frequency signals of Alice and Bob are in antiphase, i.e. the phase difference of the modulating signals is π (Ф А -Ф В = π), destructive interference is observed, and the signal intensity at the subcarrier frequencies is practically zero (Fig. 2c).
Оптический циркулятор 6 последовательно направляет сигнал, пришедший из волоконно-оптической линии связи 7, к элементам приемного устройства. Из волоконно-оптической линии 7 связи сигнал попадает на первый порт оптического циркулятора 6 и направляется во второй порт. Из второго порта сигнал попадает на электрооптические фазовые модуляторы Боба 8 и 11 и фарадеевское зеркало 12, отражается от фарадеевского зеркала 12 и следует в обратном направлении и вновь попадает на второй порт оптического циркулятора 6. Из второго порта оптического циркулятора 6 сигнал направляется в третий порт. Из третьего порта оптического циркулятора 6 сигнал попадает на спектральный фильтр 9, где разделяются его спектральные составляющие. Сигнал на поднесущих частотах отражается от спектрального фильтра 9 и попадает в третий порт оптического циркулятора 6. Из третьего порта оптического циркулятора 6 сигнал направляется в четвертый порт, после чего следует на приемник одиночных фотонов 10.The
Сигналы на основной частоте и на поднесущих частотах детектируются отдельно. Сигнал на основной частоте является опорным сигналом и детектируется приемником классического излучения 13. Его детектирование необходимо для подтверждения присутствия переданного информационного бита. Сигнал на поднесущих частотах регистрируется приемником одиночных фотонов 10. Анализируя сигналы на поднесущих частотах оптического излучения, интенсивность которых зависит от разности фаз двух модулирующих сигналов, Алиса и Боб получают секретный криптографический ключ и делают вывод о присутствии подслушивающего злоумышленника.Signals at the fundamental frequency and at the subcarrier frequencies are detected separately. The signal at the fundamental frequency is a reference signal and is detected by the classical radiation receiver 13. Its detection is necessary to confirm the presence of the transmitted information bit. The signal at the subcarrier frequencies is recorded by a single photon receiver 10. By analyzing the signals at the subcarrier frequencies of the optical radiation, the intensity of which depends on the phase difference of the two modulating signals, Alice and Bob receive a secret cryptographic key and conclude that there is an eavesdropping attacker.
Устройство синхронизации 16 обеспечивает стабильность частоты модулирующих радиочастотных сигналов Алисы и Боба, а также контролирует тактовую частоту последовательности значений фазового сдвига на устройствах сдвига фазы 4 и 14.The synchronization device 16 ensures the frequency stability of the modulating RF signals of Alice and Bob, and also controls the clock frequency of the sequence of phase shift values on the phase shift devices 4 and 14.
Протокол квантовой рассылки криптографического ключа, используемый в заявляемой установке, аналогичен протоколу В92 Беннетта [6]. Алиса публично объявляет, что она будет использовать значения фазы ФА, равные 0 и π, для представления нуля и единицы соответственно. Затем она вводит эти значения фазы в свой модулятор, чередуя их случайным образом. Боб, не зная о том, какие фазы вводит Алиса, также вводит в свой модулятор случайные значения фазы ФВ, равные 0 либо π. Он может детектировать фотон на боковых частотах, только если ФА-ФВ=0. Поэтому, как только Боб детектирует фотон, он уверенно определяет значение бита, передаваемое Алисой. Если Алиса передала N сигналов, то, с учетом того, что вероятность совпадения фаз Алисы и Боба равна 1/2, Боб детектировал ≈2µ N бит (µ<<1 - среднее число фотонов в импульсе на поднесущих частотах на выходе передающего устройства). Это число значительно меньше N.The quantum distribution protocol of the cryptographic key used in the inventive installation is similar to the Bennett protocol B92 [6]. Alice publicly announces that she will use the phase values of A , equal to 0 and π, to represent zero and one, respectively. She then enters these phase values into her modulator, alternating them randomly. Bob, not knowing which phases Alice introduces, also enters into his modulator random values of phase Ф В equal to 0 or π. He can detect a photon at lateral frequencies only if Ф А - Ф В = 0. Therefore, as soon as Bob detects a photon, he confidently determines the value of the bit transmitted by Alice. If Alice transmitted N signals, then, taking into account that the probability of coincidence of the phases of Alice and Bob is 1/2, Bob detected ≈2µ N bits (µ << 1 is the average number of photons per pulse at subcarrier frequencies at the output of the transmitting device). This number is much less than N.
После окончания передачи Боб объявляет публично, в каких интервалах времени он детектировал фотон, не сообщая, о том, какая фаза ФВ была им использована. Алиса удаляет из своего протокола все переданные сигналы, кроме сигналов, объявленных Бобом. Если отсутствовало вторжение в канал связи со стороны Евы, то Алиса и Боб оказываются единственными обладателями секретного криптографического ключа. Однако, поскольку используемый ими канал связи является незащищенным, Алисе и Бобу необходимо убедиться в отсутствии нелегитимного вторжения. Для этого они раскрывают полностью некоторую часть своих протоколов и сопоставляют их, используя любой канал связи.After the end of the transfer, Bob announces publicly at what time intervals he detected the photon, without informing him of what phase Ф В was used by him. Alice removes all transmitted signals from her protocol, except for the signals announced by Bob. If there was no intrusion into the communication channel from Eve, then Alice and Bob are the only owners of the secret cryptographic key. However, since the communication channel they use is insecure, Alice and Bob need to make sure that there is no illegitimate intrusion. To do this, they fully reveal some of their protocols and compare them using any communication channel.
В качестве конкретного примера выполнения предлагается устройство, содержащее в передающем устройстве источник монохроматического излучения, например одночастотный полупроводниковый лазер с волоконным выходом, с перестраиваемой длиной волны в диапазоне 1510-1560 нм и перестраиваемым значением выходной мощности от 3 до 10 мВт. В передающем и приемном устройствах используются волоконные электрооптические фазовые модуляторы бегущей волны, построенные на кристалле ниобата лития (LiNbO3) с потерями на пропускание 2.5-3 дБ. Источником модулирующего сигнала как в приемном, так и в передающем устройствах является генератор радиочастотного сигнала (генератор, управляемый напряжением). Частота модулирующего сигнала равна 2.5 ГГц, амплитуда модулирующего сигнала регулируется с помощью встроенного усилителя на выходе генератора радиочастотного сигнала. Синхронизация генераторов радиочастотного сигнала на передающем и приемном устройствах осуществляется с помощью устройства фазовой автоподстройки частоты «ФАПЧ», встроенного в каждый генератор радиочастотного сигнала. ФАПЧ состоит из двух делителей частоты, которые делят частоту задающего генератора устройства синхронизации и генератора, управляемого напряжением, на четыре, фазового детектора, который сравнивает частоты генераторов и фильтра нижних частот (интегратора). При работе петли ФАПЧ частоты задающего генератора и генератора, управляемого напряжением, равны, а фазу возможно плавно регулировать в пределах 0-360° с помощью потенциометра путем внесения рассогласования в петлю ФАПЧ. Блок синхронизации состоит из задающего генератора, двух разветвителей 1×2 и генератора тактовой частоты. Высокочастотный сигнал от задающего генератора разветвляется по 2 линиям передачи и поступает к устройству ФАПЧ каждого генератора радиочастотного сигнала. Генератор тактовой частоты посылает через свой разветвитель 1×2 импульсы на синхронизационный вход устройства сдвига фазы. В приемном и передающем устройствах фазовый сдвиг вносится и регулируется устройством фазового сдвига, выполненного на основе ферритового фазовращателя. Синхронизационный вход устройства сдвига фазы соединен с генератором случайных состояний, например с шумящим вакуумным диодом. Шумящий вакуумный диод соединен с обмоткой магнитной системы фазовращателя, с помощью которой изменяется значение вносимого сдвига фазы радиочастотного сигнала. Световой пучок ослабляется с помощью переменного аттенюатора. Работа переменного оптического аттенюатора основана на изменении оптических потерь при введении между торцами световодов поглощающих фильтров. Для согласования излучающего и приемного торцов световодов в аттенюаторе применяются согласующие узлы, коллимирующие и фокусирующие излучение. Интенсивность излучения на поднесущих частотах устанавливается на уровне 0.1 фотона на 1 импульс. Под импульсом подразумевается временной интервал, в течение которого передается 1 информационный бит. Волоконно-оптическая линия связи представляет собой одномодовое волокно SMF-28 1550 нм. В приемном устройстве используется фарадеевское зеркало с волоконным входом/выходом. Для последовательного направления сигнала к элементам на приемном устройстве используется волоконный поляризационно-независимый оптический четырехпортовый циркулятор. Оптический циркулятор представляет собой многопортовое (обычно 3 или 4 порта) устройство с изолированными однонаправленными портами, обладающее возможностью разделения встречных лучей света и распределения их по соответствующим портам. Принцип работы оптического циркулятора базируется на эффекте невзаимного поворота плоскости поляризации (Эффект Фарадея) в фарадеевских вращателях. В оптическом циркуляторе реализована возможность использования двух перпендикулярных или ортогонально расположенных поляризированных плоскостей для передачи оптического сигнала. По одной из плоскостей оптический сигнал поступает в одну сторону, а по другой в обратную. В качестве спектрального фильтра используется волоконный интерферометр Фабри-Перо. Свободный спектральный интервал волоконного интерферометра Фабри-Перо должен превышать двойную величину частоты модулирующего сигнала. В данном конкретном случае свободный спектральный интервал волоконного интерферометра Фабри-Перо равен 7.5 ГГц. Приемник классического излучения состоит из p-i-n фотодиода и решающего устройства, сигнализирующего о наличии опорного импульса. Приемник одиночных фотонов построен на основе лавинного фотодиода и также включает в себя решающее устройство, счетчик и запоминающее устройство. Данные, полученные с приемника классического излучения и с приемника одиночных фотонов, обрабатываются компьютером.As a specific exemplary embodiment, there is provided a device comprising a monochromatic radiation source in a transmitting device, for example a single-frequency semiconductor laser with a fiber output, with a tunable wavelength in the range of 1510-1560 nm and a tunable output power value from 3 to 10 mW. The transmitting and receiving devices use fiber electro-optical phase wave modulators of the traveling wave, built on a lithium niobate crystal (LiNbO 3 ) with a transmission loss of 2.5-3 dB. The source of the modulating signal in both the receiving and transmitting devices is a radio frequency signal generator (voltage controlled oscillator). The frequency of the modulating signal is 2.5 GHz, the amplitude of the modulating signal is regulated using the built-in amplifier at the output of the RF signal generator. Synchronization of the generators of the radio frequency signal at the transmitting and receiving devices is carried out using the phase-locked loop “PLL” built-in to each generator of the radio frequency signal. The PLL consists of two frequency dividers, which divide the frequency of the master oscillator of the synchronization device and the voltage-controlled generator into four, a phase detector that compares the frequencies of the generators and the low-pass filter (integrator). When the PLL loop is operating, the frequencies of the master oscillator and the voltage-controlled oscillator are equal, and the phase can be smoothly controlled within 0-360 ° using a potentiometer by introducing a mismatch in the PLL loop. The synchronization block consists of a master oscillator, two 1 × 2 splitters and a clock generator. The high-frequency signal from the master oscillator branches out along 2 transmission lines and enters the PLL device of each radio-frequency signal generator. The clock generator sends pulses through its 1 × 2 splitter to the clock input of the phase shifter. In the receiving and transmitting devices, a phase shift is introduced and controlled by a phase shift device based on a ferrite phase shifter. The synchronization input of the phase shifter is connected to a random state generator, for example, a noisy vacuum diode. A noisy vacuum diode is connected to the winding of the magnetic system of the phase shifter, by which the value of the introduced phase shift of the radio frequency signal is changed. The light beam is attenuated using a variable attenuator. The operation of a variable optical attenuator is based on a change in optical losses when absorbing filters are introduced between the ends of the optical fibers. To match the emitting and receiving ends of the optical fibers in the attenuator, matching nodes are used that collimate and focus the radiation. The radiation intensity at subcarrier frequencies is set at 0.1 photon per pulse. A pulse means a time interval during which 1 information bit is transmitted. Fiber optic communication line is a single-mode fiber SMF-28 1550 nm. The receiving device uses a Faraday mirror with fiber input / output. To sequentially direct the signal to the elements on the receiving device, a fiber-polarized-independent optical four-port circulator is used. An optical circulator is a multi-port (usually 3 or 4 ports) device with isolated unidirectional ports, with the ability to separate oncoming light beams and distribute them to the corresponding ports. The principle of operation of the optical circulator is based on the effect of nonreciprocal rotation of the plane of polarization (Faraday effect) in Faraday rotators. The optical circulator makes it possible to use two perpendicular or orthogonally located polarized planes for transmitting an optical signal. On one of the planes, the optical signal enters in one direction, and on the other in the opposite. A Fabry-Perot fiber interferometer is used as a spectral filter. The free spectral range of a Fabry-Perot fiber interferometer should exceed the double value of the frequency of the modulating signal. In this particular case, the free spectral range of the Fabry-Perot fiber interferometer is 7.5 GHz. The classical radiation receiver consists of a pin photodiode and a solver that signals the presence of a reference pulse. The single-photon receiver is based on an avalanche photodiode and also includes a resolving device, a counter and a storage device. Data received from the receiver of classical radiation and from the receiver of single photons is processed by a computer.
Оптические фазы сигналов, вводимые Алисой и Бобом, должны быть согласованы с высокой точностью. В устройстве квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущих частотах модулированного излучения оптические фазы сигналов точно соответствуют фазам радиочастотных сигналов, используемых для модуляции излучения. Поэтому синхронизация передающего и приемного устройств значительно упрощается. Использование поднесущей частоты в квантовой криптографии позволяет заменить оптические интерферометры на радиочастотные устройства. Это существенно облегчает точное введение, согласование и поддержание оптической фазы, а также делает технологию квантовой криптографии хорошо совместимой с технологией волоконной оптической связи.The optical phases of the signals introduced by Alice and Bob must be matched with high accuracy. In a quantum cryptographic key distribution device at subcarrier frequencies of modulated radiation, the optical phases of the signals exactly correspond to the phases of the radio frequency signals used to modulate the radiation. Therefore, the synchronization of the transmitting and receiving devices is greatly simplified. The use of frequency subcarriers in quantum cryptography makes it possible to replace optical interferometers with radio frequency devices. This greatly facilitates the accurate introduction, coordination, and maintenance of the optical phase, and also makes quantum cryptography technology well compatible with fiber optic communication technology.
Заявляемое устройство компенсирует двулучепреломление, присутствующее в стандартном оптическом волокне и имеющее случайный характер. Также заявляемое устройство компенсирует чувствительность к поляризации электрооптических фазовых модуляторов, используемых на приемном устройстве. При передаче сигнала по длинному волокну к Бобу, состояние поляризации может непредсказуемо изменяться, однако это не повлияет на результат модуляции Боба и не повлечет за собой дополнительные ошибки при детектировании сигнала. Таким образом, заявляемое устройство обладает следующими преимуществами: низкий коэффициент квантовых ошибок, высокая скорость передачи секретного криптографического ключа и высокая степень защищенности секретного криптографического ключа.The inventive device compensates for the birefringence present in a standard optical fiber and having a random character. Also, the inventive device compensates for the sensitivity to polarization of the electro-optical phase modulators used on the receiving device. When a signal is transmitted along a long fiber to Bob, the polarization state can change unpredictably, however, this will not affect the result of Bob's modulation and will not entail additional errors in signal detection. Thus, the claimed device has the following advantages: low coefficient of quantum errors, high transmission rate of the secret cryptographic key and a high degree of security of the secret cryptographic key.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США №7266304, дата приоритета 04.09.2007. МКИ: Н04В 10/00; H04K 1/00.1. US patent No. 7266304, priority date 09/04/2007. MKI: Н04В 10/00; H04K 1/00.
2. Патент США №6272224 В1, дата приоритет 07.04.2001. МКИ: H04L 9/08; H04K 1/00.2. US Patent No. 6272224 B1, priority date 04/07/2001. MKI: H04L 9/08; H04K 1/00.
3. Патент США №6028935, дата приоритета 22.02.2000. МКИ: H04L 9/08; H04L 009/12.3. US patent No. 6028935, priority date 02/22/2000. MKI: H04L 9/08; H04L 009/12.
4. Патент США №5953421, дата приоритета 14.09.1999. МКИ: H04L 9/08; H04L 009/00.4. US Patent No. 5953421, priority date 09/14/1999. MKI: H04L 9/08; H04L 009/00.
5. Патент США №5764765, дата приоритета 09.06.1998. МКИ: H04L 9/08; H04L 009/08.5. US patent No. 5764765, priority date 06/09/1998. MKI: H04L 9/08; H04L 009/08.
6. Bennet С.Н. Quantum cryptography using any two nonorthogonal states, Phys. Rev. Lett.68, 3121 (1992).6. Bennet S.N. Quantum cryptography using any two nonorthogonal states, Phys. Rev. Lett. 68, 3121 (1992).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147936/08A RU2454810C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147936/08A RU2454810C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2454810C1 true RU2454810C1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010147936/08A RU2454810C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2454810C1 (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507690C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) | Method for quantum encoding and transmission of cryptographic keys |
| EA025791B1 (en) * | 2014-10-06 | 2017-01-30 | Белорусский Государственный Университет (Бгу) | Method for key transmission through a fibre-optic communication line |
| RU2671620C1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-11-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" (ООО "МЦКТ") | High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution |
| RU2692431C1 (en) * | 2018-07-03 | 2019-06-24 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Device for quantum sending of a cryptographic key with frequency coding |
| RU2736870C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-11-23 | Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" | Complex for secure data transmission in digital data network using single-pass quantum key distribution system and method of keys adjustment during operation of system |
| RU2737956C1 (en) * | 2019-11-20 | 2020-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" | Quantum communication device resistant to optical probing of modulators |
| RU2739051C1 (en) * | 2019-11-20 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" | Quantum communication device, which is resistant to the single photon detector actuation imposing |
| RU2744509C1 (en) * | 2020-01-22 | 2021-03-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" | Apparatus for quantum communication at side frequencies with increased discrete set of modulating signal phases |
| RU205639U1 (en) * | 2020-12-15 | 2021-07-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | WIRELESS CRYPTOGRAPHIC KEY SENDING DEVICE |
| RU2755593C1 (en) * | 2020-08-12 | 2021-09-17 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации | Method for authentication of switches based on signal encoding in several bases |
| RU2758711C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" | Device for quantum distribution of a symmetric bit sequence at a subcarrier frequency of modulated radiation using a heterodyne reception method |
| RU2758708C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" | Device for quantum distribution of a symmetric bit sequence at a subcarrier frequency of modulated radiation using a double homodyne reception method |
| RU2758709C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" | Device for quantum distribution of a symmetric bit sequence at a subcarrier frequency of modulated radiation using a homodyne reception method |
| WO2022103288A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью Ооо "Смартс-Кванттелеком" | Device for quantum communication on side frequencies |
| RU2774116C2 (en) * | 2020-12-03 | 2022-06-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Apparatus for quantum distribution of a cryptographic key |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6272224B1 (en) * | 1997-05-06 | 2001-08-07 | France Telecom | Method and apparatus for quantum distribution of an encryption key |
| EP1603268A1 (en) * | 2003-03-10 | 2005-12-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Quantum key delivery method and communication device |
| RU2302085C1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-27 | Институт физики твердого тела РАН | Method for encoding and transferring cryptographic keys |
| US7266304B2 (en) * | 2000-12-12 | 2007-09-04 | France Telecom | System for secure optical transmission of binary code |
| RU2325039C2 (en) * | 2006-06-06 | 2008-05-20 | Сергей Николаевич Молотков | Method of encoding and encryption keys transmission |
-
2010
- 2010-11-24 RU RU2010147936/08A patent/RU2454810C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6272224B1 (en) * | 1997-05-06 | 2001-08-07 | France Telecom | Method and apparatus for quantum distribution of an encryption key |
| US7266304B2 (en) * | 2000-12-12 | 2007-09-04 | France Telecom | System for secure optical transmission of binary code |
| EP1603268A1 (en) * | 2003-03-10 | 2005-12-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Quantum key delivery method and communication device |
| RU2302085C1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-27 | Институт физики твердого тела РАН | Method for encoding and transferring cryptographic keys |
| RU2325039C2 (en) * | 2006-06-06 | 2008-05-20 | Сергей Николаевич Молотков | Method of encoding and encryption keys transmission |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507690C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) | Method for quantum encoding and transmission of cryptographic keys |
| EA025791B1 (en) * | 2014-10-06 | 2017-01-30 | Белорусский Государственный Университет (Бгу) | Method for key transmission through a fibre-optic communication line |
| RU2671620C1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-11-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" (ООО "МЦКТ") | High-speed autocompensation scheme of quantum key distribution |
| RU2692431C1 (en) * | 2018-07-03 | 2019-06-24 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Device for quantum sending of a cryptographic key with frequency coding |
| RU2737956C1 (en) * | 2019-11-20 | 2020-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" | Quantum communication device resistant to optical probing of modulators |
| RU2739051C1 (en) * | 2019-11-20 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" | Quantum communication device, which is resistant to the single photon detector actuation imposing |
| RU2736870C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-11-23 | Открытое Акционерное Общество "Информационные Технологии И Коммуникационные Системы" | Complex for secure data transmission in digital data network using single-pass quantum key distribution system and method of keys adjustment during operation of system |
| RU2744509C1 (en) * | 2020-01-22 | 2021-03-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" | Apparatus for quantum communication at side frequencies with increased discrete set of modulating signal phases |
| RU2755593C1 (en) * | 2020-08-12 | 2021-09-17 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное орденов Жукова и Октябрьской Революции Краснознаменное училище имени генерала армии С.М. Штеменко" Министерства обороны Российской Федерации | Method for authentication of switches based on signal encoding in several bases |
| RU2758711C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" | Device for quantum distribution of a symmetric bit sequence at a subcarrier frequency of modulated radiation using a heterodyne reception method |
| RU2758708C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" | Device for quantum distribution of a symmetric bit sequence at a subcarrier frequency of modulated radiation using a double homodyne reception method |
| RU2758709C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-11-01 | Общество с ограниченной ответственностью "СМАРТС-Кванттелеком" | Device for quantum distribution of a symmetric bit sequence at a subcarrier frequency of modulated radiation using a homodyne reception method |
| WO2022103288A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью Ооо "Смартс-Кванттелеком" | Device for quantum communication on side frequencies |
| RU2774116C2 (en) * | 2020-12-03 | 2022-06-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Apparatus for quantum distribution of a cryptographic key |
| RU205639U1 (en) * | 2020-12-15 | 2021-07-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | WIRELESS CRYPTOGRAPHIC KEY SENDING DEVICE |
| RU2812341C2 (en) * | 2021-12-28 | 2024-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method for detecting phases of low-photon coherent light fields at side frequencies in quantum key distribution system |
| RU2784023C1 (en) * | 2022-04-25 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Quantum distribution device for a cryptographic key with frequency coding |
| RU2784025C1 (en) * | 2022-04-25 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Device for quantum sending of a cryptographic key with frequency coding |
| RU2798394C1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-06-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Курэйт" | Method and scheme for active reset synchronization and recovery of single photon detectors in a quantum key distribution system |
| RU2816542C2 (en) * | 2022-08-12 | 2024-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | METHOD OF DETECTING PHOTON QUBITS ENCODED ON PHASES OF SUBCARRIERS OF FREQUENCIES φ = 0, π/4, π/2, 3π/4 |
| RU2806811C1 (en) * | 2023-02-21 | 2023-11-07 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for quantum key distribution at side frequencies with increased resistance to noise in fiber-optic communication line |
| RU2807682C1 (en) * | 2023-06-01 | 2023-11-21 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Receiver module of a quantum key distribution system at side frequencies, implemented on an optical chip using cascades of ring resonators |
| RU2807659C1 (en) * | 2023-07-05 | 2023-11-21 | ООО "СМАРТС-Кванттелеком" | Quantum communication device resistant to long-wavelength optical sensing of modulators |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2454810C1 (en) | Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier | |
| US11424838B2 (en) | Quantum communication network | |
| Gleim et al. | Secure polarization-independent subcarrier quantum key distribution in optical fiber channel using BB84 protocol with a strong reference | |
| CA2254767C (en) | Method and apparatus for polarisation-insensitive quantum cryptography | |
| US9401766B2 (en) | Quantum communication network | |
| US10951324B2 (en) | Transmitter for a quantum communication system, a quantum communication system and a method of generating intensity modulated photon pulses | |
| GB2534918B (en) | A quantum communication system and a quantum communication method | |
| JP4800674B2 (en) | Communication method and communication system | |
| Vedovato et al. | Postselection-loophole-free Bell violation with genuine time-bin entanglement | |
| US20160234017A1 (en) | Systems and methods for telecommunication using high-dimensional temporal quantum key distribution | |
| US9954623B2 (en) | System for continuously active stabilization of interferometers in quantum time-bin entanglement distribution | |
| JP2008092484A (en) | Secure light communication repeater and measuring instrument for two quadrature phase components of light | |
| JP2014147068A (en) | Modulation unit | |
| WO2016172375A1 (en) | Methods for quantum key distribution and related devices | |
| Valivarthi et al. | Plug-and-play continuous-variable quantum key distribution for metropolitan networks | |
| RU2692431C1 (en) | Device for quantum sending of a cryptographic key with frequency coding | |
| US20090060525A1 (en) | All-optical polarization-independent clock recovery | |
| Bannik et al. | Plug&Play subcarrier wave quantum key distribution with deep modulation | |
| RU2816542C2 (en) | METHOD OF DETECTING PHOTON QUBITS ENCODED ON PHASES OF SUBCARRIERS OF FREQUENCIES φ = 0, π/4, π/2, 3π/4 | |
| RU2784025C1 (en) | Device for quantum sending of a cryptographic key with frequency coding | |
| RU2747164C1 (en) | Device for quantum key distribution at side frequencies which is resistant to polarization distortions of signal in fiber-optic communication lines | |
| WO2020200449A1 (en) | Optical injection locking in quantum key distribution | |
| RU2814445C1 (en) | Quantum cryptography system based on entangled polarization states of photons with active choice of measurement basis | |
| RU2784023C1 (en) | Quantum distribution device for a cryptographic key with frequency coding | |
| Trifonov et al. | Practical quantum cryptography |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140415 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170217 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201125 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210906 |