RU2737956C1 - Quantum communication device resistant to optical probing of modulators - Google Patents

Quantum communication device resistant to optical probing of modulators Download PDF

Info

Publication number
RU2737956C1
RU2737956C1 RU2019137199A RU2019137199A RU2737956C1 RU 2737956 C1 RU2737956 C1 RU 2737956C1 RU 2019137199 A RU2019137199 A RU 2019137199A RU 2019137199 A RU2019137199 A RU 2019137199A RU 2737956 C1 RU2737956 C1 RU 2737956C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
optical
fiber optic
attenuator
modulators
Prior art date
Application number
RU2019137199A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Семен Владимирович Смирнов
Владимир Викторович Чистяков
Сергей Михайлович Кынев
Алена Евгеньевна Иванова
Владимир Ильич Егоров
Артур Викторович Глейм
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Кванттелеком"
Priority to RU2019137199A priority Critical patent/RU2737956C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737956C1 publication Critical patent/RU2737956C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70—Photonic quantum communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/85—Protection from unauthorised access, e.g. eavesdrop protection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: optical communication technique.
SUBSTANCE: device comprises a laser, a fiber optic insulator, a phase modulator, a tunable fiber optic attenuator, a passive fiber optic attenuator, a fiber optic insulator, a temperature controller, a quantum channel for transmitting single photons, a fiber optic insulator, a fiber optical beam splitter, a phase modulator, a fiber optical photodetector, fiber spectral filter, photon detector.
EFFECT: technical result consists in providing resistance to optical probing of modulators.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике оптической связи, а именно к системам фотонной квантовой связи.The invention relates to techniques for optical communication, namely, photonic quantum communication systems.

Известно устройство квантовой коммуникации на поднесущей частоте модулированного излучения [Патент RU 2454810 C1]. В указанном патенте содержатся основные сведения и технические решения, используемые для оптической схемы квантовой связи на поднесущей частоте модулированного излучения. В такой оптической схеме не предусмотрена защита от оптического зондирования модуляторов («троянский конь»), что ведет к низкой степени защищенности передаваемой системой информации. Known device for quantum communication at the subcarrier frequency of modulated radiation [Patent RU 2454810 C1]. This patent contains basic information and technical solutions used for the optical scheme of quantum communication at the subcarrier frequency of the modulated radiation. Such an optical scheme does not provide protection against optical probing of modulators ("Trojan horse"), which leads to a low degree of protection of the information transmitted by the system.

При оптическом зондировании стандартных волоконных фазовых модуляторов блоков отправителя и получателя злоумышленник может получить информацию о сдвиге фазы в реальном времени, тем самым получить доступ к передаваемой системой информации.By optical probing of standard fiber phase modulators of sender and receiver units, an attacker can obtain information about the phase shift in real time, thereby gaining access to the information transmitted by the system.

Изобретение решает задачу повышения степени защищенности передаваемой системой информации посредством контроля оптической мощности излучения, попадающего из квантового канала связи в блоки отправителя и получателя системы фотонной квантовой связи.The invention solves the problem of increasing the degree of security of the information transmitted by the system by monitoring the optical power of the radiation entering from the quantum communication channel into the sender and receiver units of the photonic quantum communication system.

Технический результат невосприимчивости устройства квантовой связи к оптическому зондированию модуляторов заключается в том, что в состав устройства введены следующие элементы: пассивный волоконный оптический аттенюатор, два волоконных оптических изолятора и оптический волоконный делитель. Схема устройства представлена на чертеже 1, где 1 – лазер, 2 – волоконный оптический изолятор, 3 – фазовый модулятор, 4 – перестраиваемый волоконный оптический аттенюатор, 5 – пассивный волоконный оптический аттенюатор, 6 – волоконный оптический изолятор, 7 – контроллер температуры, 8 – квантовый канал для передачи одиночных фотонов, 9 – волоконный оптический изолятор, 10 - волоконный оптический светоделитель, 11– фазовый модулятор, 12 – волоконный оптический фотодетектор, 13 – волоконный спектральный фильтр, 14 – детектор фотонов.The technical result of the immunity of a quantum communication device to optical sensing of modulators is that the device includes the following elements: a passive fiber optical attenuator, two fiber optical isolators and an optical fiber divider. The diagram of the device is shown in drawing 1, where 1 is a laser, 2 is a fiber optical isolator, 3 is a phase modulator, 4 is a tunable fiber optical attenuator, 5 is a passive fiber optical attenuator, 6 is a fiber optical isolator, 7 is a temperature controller, 8 is quantum channel for transmission of single photons, 9 - fiber optical isolator, 10 - fiber optical beam splitter, 11 - phase modulator, 12 - fiber optical photodetector, 13 - fiber spectral filter, 14 - photon detector.

Принцип работы устройства для передачи квантовых состояний с защитой от оптического зондирования модуляторов: для предотвращения оптического зондирования модуляторов блоков отправителя и приемника устройства передачи квантовых состояний, в блок отправителя помещается пассивный оптический аттенюатор (5) и оптический изолятор (6), позволяющий предотвратить проход оптического излучения из квантового канала связи в блок отправителя. Также оптический аттенюатор и изолятор оснащены контролем температуры (7), позволяющим определить попытку прожигания оптических компонент высокой оптической мощностью. В блок получателя между оптическим изолятором (9) и волоконный фазовым модулятором (11) помещается волоконный светоделитель (10) и фотодетектор (12), позволяющие проводить постоянный мониторинг оптической мощности, идущей обратно в квантовый канал из блока получателя.The principle of operation of a device for the transmission of quantum states with protection against optical sensing of modulators: to prevent optical sensing of modulators of the sender and receiver units of the device for transmitting quantum states, a passive optical attenuator (5) and an optical isolator (6) are placed in the sender unit, which prevents the passage of optical radiation from the quantum communication channel to the sender block. Also, the optical attenuator and isolator are equipped with temperature control (7), which makes it possible to detect an attempt to burn through optical components with high optical power. A fiber beam splitter (10) and a photodetector (12) are placed in the receiver unit between the optical isolator (9) and the fiber phase modulator (11), allowing continuous monitoring of the optical power going back to the quantum channel from the receiver unit.

Claims (1)

Устройство для передачи квантовых состояний, устойчивое к оптическому зондированию модуляторов, состоящее из источника монохроматического излучения, волоконного оптического изолятора, подключенного к источнику монохроматического излучения, электрооптического фазового модулятора, подключенного к волоконному оптическому изолятору, перестраиваемого волоконного оптического аттенюатора, подключенного к электрооптическому фазовому модулятору, пассивного волоконного оптического аттенюатора, подключенного к перестраиваемому волоконному оптическому аттенюатору, волоконного оптического изолятора, подключенного к пассивному волоконному оптическому аттенюатору, и контроллера температуры, подключенного к пассивному волоконному оптическому аттенюатору и волоконному оптическому изолятору в составе блока отправителя устройства, а также блока получателя, состоящего из волоконного оптического изолятора, подключенного к квантовому каналу связи, волоконного светоделителя, подключенного к волоконному оптическому изолятору, волоконного оптического модулятора, подключенного к волоконному светоделителю, волоконного фотодетектора, подключенного к волоконному светоделителю, волоконного спектрального фильтра, подключенного к волоконному оптическому фазовому модулятору и детектора одиночных фотонов, подключенного к волоконному спектральному фильтру.A device for the transfer of quantum states, resistant to optical sensing of modulators, consisting of a source of monochromatic radiation, a fiber optical isolator connected to a source of monochromatic radiation, an electro-optical phase modulator connected to a fiber optical isolator, a tunable fiber optical attenuator connected to an electro-optical phase modulator, passive a fiber optic attenuator connected to a tunable fiber optic attenuator, a fiber optic isolator connected to a passive fiber optic attenuator, and a temperature controller connected to a passive fiber optic attenuator and a fiber optic isolator as part of a device sender unit, as well as a receiver unit consisting of a fiber an optical isolator connected to a quantum communication channel, a fiber beam splitter connected to a fiber optic an insulator, a fiber optic modulator connected to a fiber beam splitter, a fiber photodetector connected to a fiber beam splitter, a fiber spectral filter connected to a fiber optic phase modulator, and a single photon detector connected to a fiber spectral filter.
RU2019137199A 2019-11-20 2019-11-20 Quantum communication device resistant to optical probing of modulators RU2737956C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137199A RU2737956C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Quantum communication device resistant to optical probing of modulators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019137199A RU2737956C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Quantum communication device resistant to optical probing of modulators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737956C1 true RU2737956C1 (en) 2020-12-07

Family

ID=73792610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019137199A RU2737956C1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Quantum communication device resistant to optical probing of modulators

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737956C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807659C1 (en) * 2023-07-05 2023-11-21 ООО "СМАРТС-Кванттелеком" Quantum communication device resistant to long-wavelength optical sensing of modulators

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454810C1 (en) * 2010-11-24 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" ("НИУ ИТМО") Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier
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
US8995842B1 (en) * 2009-08-06 2015-03-31 The United States of America as Represented by the Administrator of National Aeronautics and Space Administrator Secured optical communications using quantum entangled two-photon transparency modulation
US20150236791A1 (en) * 2012-08-17 2015-08-20 Los Alamos National Security, Llc Quantum communications system with integrated photonic devices
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8995842B1 (en) * 2009-08-06 2015-03-31 The United States of America as Represented by the Administrator of National Aeronautics and Space Administrator Secured optical communications using quantum entangled two-photon transparency modulation
RU2454810C1 (en) * 2010-11-24 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" ("НИУ ИТМО") Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier
US20150236791A1 (en) * 2012-08-17 2015-08-20 Los Alamos National Security, Llc Quantum communications system with integrated photonic devices
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
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN103502859B (en) Multichannel light emitting devices and production and preparation method thereof
Choi et al. Field trial of a quantum secured 10 Gb/s DWDM transmission system over a single installed fiber
CN106209361B (en) A kind of star-like quantum key distribution network still can guarantee safety without credible relaying
JP6324942B2 (en) Quantum communication system and quantum communication method
US20080037998A1 (en) Polarization-Controlled Encoding Method, Encoder, And Quantum Key Distribution System
RU2454810C1 (en) Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier
CN105531946B (en) A kind of method of sending and receiving of equation of light sub-signal, device and system
CN111555878A (en) Integrated measuring equipment independent quantum key distribution system
CN107340077A (en) The method for sensing and sensor-based system of a kind of fully distributed fiber temperature and stress
US9500930B1 (en) On-chip entangled photon source
US9989407B2 (en) Optical receiver and control method thereof
CN116171536A (en) Optical multiplexing quantum control
Schreier et al. Coexistence of quantum and 1.6 Tbit/s classical data over fibre-wireless-fibre terminals
EP3308478B1 (en) Fibre-optic communication based on encoded frequency-shifted light
RU2737956C1 (en) Quantum communication device resistant to optical probing of modulators
US20210297159A1 (en) Optical Transmitter/Receiver and Method for Controlling Optical Transmitter/Receiver
CN207318894U (en) A kind of declaration formula multi-wavelength single-photon source generation system based on micro-loop cavity configuration
WO2019158195A1 (en) Transmitter and receiver for quantum key distribution
Liu et al. Transmission of O-band wavelength-division-multiplexed heralded photons over a noise-corrupted optical fiber channel
Grenar et al. Network Physical Layer Attack in the Very High Capacity Networks
Montero et al. Recent advances in wavelength-division-multiplexing plastic optical fiber technologies
Saktioto et al. Raman amplifier performance in pre-amplifier use for optical fiber communication systems
CN109995438B (en) Optical signal bidirectional transmission assembly and optical signal bidirectional transmission module
Alhussein et al. BB84 and DQPS-QKD experiments using one polarization-insensitive measurement setup with a countermeasure against detector blinding and control attacks
RU2807659C1 (en) Quantum communication device resistant to long-wavelength optical sensing of modulators