RU2739051C1 - Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов - Google Patents
Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739051C1 RU2739051C1 RU2019137189A RU2019137189A RU2739051C1 RU 2739051 C1 RU2739051 C1 RU 2739051C1 RU 2019137189 A RU2019137189 A RU 2019137189A RU 2019137189 A RU2019137189 A RU 2019137189A RU 2739051 C1 RU2739051 C1 RU 2739051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- spectral filter
- quantum communication
- port
- quantum
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
- H04L9/0852—Quantum cryptography
-
- 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
- H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
- H04L9/0852—Quantum cryptography
- H04L9/0858—Details about key distillation or coding, e.g. reconciliation, error correction, privacy amplification, polarisation coding or phase coding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области фотонной квантовой связи. Технический результат заявляемого устройства заключается в обнаружении атак с навязыванием срабатываний однофотонному детектору устройств фотонной квантовой связи. Устройство передачи квантовых состояний состоит из блока отправителя, квантового канала связи (1), соединенного с блоком отправителя, первого волоконного спектрального фильтра (2), подключенного к квантовому каналу связи, трехпортового волоконного оптического циркулятора (3), первый порт которого подключен к первому волоконному спектральному фильтру, второй порт волоконного оптического циркулятора подключен к второму волоконному спектральному фильтру (4), волоконного оптического переключателя (5), соединенного со вторым волоконным спектральным фильтром, двух фотодетекторов (6, 7), подключенных к волоконному оптическому переключателю, и однофотонного детектора (8), подключенного к третьему порту волоконного оптического циркулятора. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике оптической связи, а именно к системам фотонной квантовой связи.
Известно устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов [Патент США 10 020 937 B2, дата приоритета 10.07.2018. МКИ: HO4L 9/08; H04L 9/0852]. Данное устройство основано на случайных изменениях значений настраиваемых параметров конкретного детектора одиночных фотонов. В качестве настраиваемых параметров могут выступать квантовая эффективность и/или частота стробирования детектора одиночных фотонов. В процессе работы устройства квантовой связи случайным образом изменяются значения настраиваемых параметров детектора, после чего происходит сравнение измеренного значения вероятности детектирования для каждого из параметров с ожидаемыми значениями вероятности детектирования, в случае расхождения ожидаемых и измеренных значений вероятности детектирования производится регистрация навязывания срабатываний, после чего данные срабатывания исключаются из процесса передачи квантовой информации.
Представленное устройство имеет недостатки. Случайное изменение настраиваемых параметров детектора одиночных фотонов негативно сказывается на скорости работы системы.
Стандартный детектор одиночных фотонов, используемый в системах фотонной квантовой связи, не защищен от навязывания срабатываний. Можно получить контроль над детектором одиночных фотонов, внедрившись в квантовый канал связи, посылая в приемный блок системы фотонной квантовой связи постоянный уровень оптического излучения, превышающий порог оптической мощности, для навязывания срабатываний детектора одиночных фотонов. После чего можно контролировать срабатывания детектора путем отправки оптических импульсов, превышающих по мощности постоянный уровень оптического излучения, необходимого для навязывания срабатываний. С учетом этих обстоятельств, системы фотонной квантовой связи, использующие детекторы одиночных фотонов без защиты от навязывания срабатываний, обладают низкой степенью защищенности квантовой информации.
Изобретение решает задачу повышения степени защищенности квантовой информации посредством контроля оптической мощности излучения, попадающего из квантового канала связи в блок получателя системы фотонной квантовой связи.
Поставленная задача решается следующим образом. Технический результат обнаружения атак с навязыванием срабатываний однофотонному детектору устройств фотонной квантовой связи достигается тем, что в состав блока получателя введены: волоконный оптический спектральный фильтр, волоконный оптический циркулятор, волоконный оптический переключатель, два фотодетектора с различной оптической чувствительностью. Устройство системы фотонной квантовой связи представлено на чертеже, где 1 - канал для передачи одиночных фотонов, 6, 7 - фотодетекторы с различной оптической чувствительностью, 5 - волоконный оптический переключатель или волоконный оптический светоделитель, 2, 4 - спектральный фильтр, 8 - детектор одиночных фотонов, 3 - волоконный оптический циркулятор (с указанием номеров портов).
Устройство отличается тем, что в блоке получателя устройства фотонной квантовой связи установлены: волоконный спектральный фильтр, волоконный оптический циркулятор, второй волоконный оптический спектральный фильтр, волоконный оптический переключатель, два оптических фотодетектора с различной оптической чувствительностью.
Принцип работы устройства: однофотонное излучение, несущее информацию в виде квантовых состояний, необходимую для передачи квантовой информации, из блока отправителя системы фотонной квантовой связи, проходя через квантовый канал, попадает в блок получателя системы фотонной квантовой связи. В блоке получателя излучение попадает на волоконный спектральный фильтр, отрезающий весь спектральный диапазон длин волн, не участвующий в передаче квантовой информации, далее излучение проходит через первый порт волоконного оптического циркулятора и попадает на второй волоконный спектральный фильтр, отражающий узкий спектральный диапазон, в котором находятся однофотонное излучение, несущее информацию, необходимую для передачи квантовой информации и, в некоторых реализациях систем фотонной квантовой связи, также вспомогательное излучение, не содержащее информацию о квантовых состояниях одиночных фотонов, отраженное от волоконного спектрального фильтра излучение проходит через второй порт волоконного оптического циркулятора и попадает на детектор одиночных фотонов. Излучение, прошедшее через второй волоконный спектральный фильтр попадает на волоконный оптический переключатель или волоконный оптический светоделитель, который направляет его на два фотодетектора с различной оптической чувствительностью для постоянного контроля оптической мощности излучения, прошедшего через первый волоконный спектральный фильтр. Постоянный контроль оптической мощности излучения, прошедшего через волоконный спектральный фильтр, позволяет обнаружить попытку навязывания срабатываний детектора одиночных фотонов. Использование волоконного оптического переключателя и двух фотодетекторов с различной чувствительностью позволит контролировать широкий диапазон оптических мощностей.
Claims (1)
- Устройство для передачи квантовых состояний, состоящее из блока отправителя, квантового канала, соединенного с блоком отправителя, первого волоконного спектрального фильтра, подключенного к квантовому каналу связи, трехпортового волоконного оптического циркулятора, первый порт которого подключен к первому волоконному спектральному фильтру, второй порт волоконного оптического циркулятора подключен к второму волоконному спектральному фильтру, волоконного оптического переключателя, соединенного со вторым волоконным спектральным фильтром, двух фотодетекторов, подключенных к волоконному оптическому переключателю, и однофотонного детектора, подключенного к третьему порту волоконного оптического циркулятора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137189A RU2739051C1 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137189A RU2739051C1 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2739051C1 true RU2739051C1 (ru) | 2020-12-21 |
Family
ID=74063053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019137189A RU2739051C1 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2739051C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454810C1 (ru) * | 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") | Устройство квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущей частоте модулированного излучения |
| JP2013198094A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | National Institute Of Information & Communication Technology | 明光攻撃の検知機能付き単一光子検出器 |
| CN109495168A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-19 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法及装置 |
| US20190190706A1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-06-20 | The Mitre Corporation | Quantum key distribution information leakage due to backflashes in single photon avalanche photodiodes |
| EP3503457A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-26 | ID Quantique S.A. | Method and device for recognizing blinding attacks in a quantum encrypted channel |
-
2019
- 2019-11-20 RU RU2019137189A patent/RU2739051C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2454810C1 (ru) * | 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") | Устройство квантовой рассылки криптографического ключа на поднесущей частоте модулированного излучения |
| JP2013198094A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | National Institute Of Information & Communication Technology | 明光攻撃の検知機能付き単一光子検出器 |
| US20190190706A1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-06-20 | The Mitre Corporation | Quantum key distribution information leakage due to backflashes in single photon avalanche photodiodes |
| EP3503457A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-26 | ID Quantique S.A. | Method and device for recognizing blinding attacks in a quantum encrypted channel |
| CN109495168A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-19 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9377356B2 (en) | Photon detector | |
| US11153668B2 (en) | Bandwidth provisioning for an entangled photon system | |
| US9143228B2 (en) | Optical communication devices having optical time domain reflectometers | |
| KR102555148B1 (ko) | 양자 암호화 채널에서 블라인딩 공격들을 인식하기 위한 방법 및 디바이스 | |
| US20090039237A1 (en) | High-speed single-photon detector in telecommunication wavelength band | |
| US20120076503A1 (en) | Systems and methods for quantum illumination detection for optical communications and target detection | |
| CN107340077A (zh) | 一种全分布式光纤温度及应力的传感方法与传感系统 | |
| CN110830121A (zh) | 一种经典信道和量子信道的波分复用系统及方法 | |
| RU2011108214A (ru) | Источник терагерцового излучения и способ генерации терагерцового излучения | |
| US9989407B2 (en) | Optical receiver and control method thereof | |
| CN111525951B (zh) | 一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机 | |
| RU2739051C1 (ru) | Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к навязыванию срабатываний детектора одиночных фотонов | |
| Seward et al. | Daylight demonstration of low-light-level communication system using correlated photon pairs | |
| WO2015083993A1 (ko) | 폴리머 파장 가변 레이저를 이용한 광선로 검사기 | |
| US20150086195A1 (en) | Drop Discriminating Network Alarm System Utilizing a Single Sensing Fiber | |
| JP6833105B2 (ja) | 被検出物体に検出信号を提供する方法 | |
| FR2520114A1 (fr) | Dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique et utilisation d'un tel dispositif | |
| JPH01276039A (ja) | 光ファイバ特性評価装置 | |
| Nasedkin et al. | Loopholes in the 1500–2100-nm Range for Quantum-Key-Distribution Components: Prospects for Trojan-Horse Attacks | |
| GB2361308A (en) | Intruder detection using a single photon source | |
| Kumar et al. | Experimental demonstration of the coexistence of continuous-variable quantum key distribution with an intense DWDM classical channel | |
| CN107966268A (zh) | 用于脉冲形成和脉冲检测的使用电吸收调制器的otdr | |
| Collins et al. | Broadband photon-counting Raman spectroscopy in short optical waveguides | |
| EA044749B1 (ru) | Устройство квантовой коммуникации на боковых частотах с повышенной степенью защищенности информации от внешних атак | |
| RU2579758C1 (ru) | Контроллер защиты волоконно-оптических линий |