[发明专利]一种抵御致盲攻击的量子密钥分发系统

说明书

技术领域

本发明属于量子密钥分发领域，特别涉及一种抵御致盲攻击的量子密钥分发系统。

背景技术

量子密钥分发具有理论上的无条件安全性，但是由于具体实现过程中，实际器件的非理想性所带来的技术漏洞可以被窃听者利用，比如，利用准单光子源所发出的脉冲包含多个光子的漏洞实施的光子数分束攻击，准确获知发送者（Alice）的光源的强度和泊松分布而使得Alice的光源成为非可信光源的攻击，利用探测器效率失配而实施的伪态攻击和时移攻击，利用光学器件的反射光分析信源的编码信息的大脉冲攻击，利用强光操控探测器的致盲攻击等等，因而量子密钥分发的实际安全性成为目前研究的重要内容。

致盲攻击是目前唯一利用现有技术成功的攻击了商用量子通信系统的攻击方案，可以获得100%的密钥信息而不被发现，引起了众多研究者的兴趣，相应的，防御方案也在不断的被提出，比如，减小APD内部的电阻阻值，选择合适的比较器阈值，测量光电流、温度等参数，还有一种改进APD提高其安全性的一种技术——bit-mapped gating等等，总体而言，目前国际上的研究小组的防御方案都集中在检测探测器的参数变化或者如何改进APD这个器件上。

图1为原始的量子密钥分发系统示意图，假设系统图代表所有适用于致盲攻击的系统，其中探测器D0响应代表“0”，探测器D1响应代表为“1”。此系统在致盲攻击的情况下不能发现窃听者（Eve）的存在。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种抵御致盲攻击的量子密钥分发系统。本系统是在Bob接收端引入不等臂耦合器，使得系统的光学结构发生变化，探测器不能同时被致盲，从而发现致盲攻击。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种抵御致盲攻击的量子密钥分发系统，包括发送端和接收端，所述发送端包括产生光子的单光子源SPS及编码模块，单光子源SPS发出的光子经编码模块编码；所述接收端包括不等臂耦合器C1、第一接收端和第二接收端，所述编码后的光子通过不等臂耦合器C1分别发送到第一接收端、第二接收端。

所述第一接收端包括第一解码模块、第一耦合器C11和探测器D01、D11，所述不等臂耦合器C1的一输出端与第一解码模块的输入端连接，第一解码模块的输出端与第一耦合器C11的输入端连接，第一耦合器C11的输出端分别与探测器D01、D11连接；

所述第二接收端包括第二解码模块、第二耦合器C12和探测器D02、D12，所述不等臂耦合器C1的另一输出端与第二解码模块的输入端连接，第二解码模块的输出端与第二耦合器C12的输入端连接，第二耦合器C12的输出端分别与探测器D02、D12连接；

所述第一耦合器C11、第二耦合器C12的分束比为 1:1。

所述不等臂耦合器C1的分束比为                                                ，其中或，式中是使探测器Di1发生响应的触发脉冲的功率下限，是使探测器Di2不发生响应的触发脉冲的功率上限，为0或1。

所述阻止致盲攻击的条件为：或，其中式中是使探测器Di1发生响应的触发脉冲的功率下限，是使探测器Di2发生响应的触发脉冲的功率上限，其中为0或1。

本发明又一目的是提出一种抵御致盲攻击的量子密钥分发系统，包括发送端和接收端，所述发送端包括产生光子的单光子源及编码模块，单光子源SPS发出的光子经编码模块编码；所述接收端包括解码模块、等比例耦合器C2、第一不等臂耦合器C21、第二不等臂耦合器C22，探测器D01、D11、D02、D12；所述解码模块的输出端与等比例耦合器C2的输入端连接，等比例耦合器C2的一输出端与第一不等臂耦合器C21的输入端连接，等比例耦合器C2的另一输出端与第二不等臂耦合器C22的输入端连接，所述第一不等臂耦合器C21分别连接探测器D01、D11；第二不等臂耦合器C22分别连接探测器D02、D12。

所述第一不等臂耦合器C21、第二不等臂耦合器C22的分束比为 ，其中或，式中是使探测器Di1发生响应的触发脉冲的功率下限，是使探测器Di2不发生响应的触发脉冲的功率上限，为0或1。

所述阻止致盲攻击的条件为或，其中式中是使探测器Di1发生响应的触发脉冲的功率下限，是使探测器Di2发生响应的触发脉冲的功率上限，其中为0或1。

有益效果： 

本发明通过改变接收端的光学解码单元的结构来抵御致盲攻击，本发明可以有效的抵御致盲攻击，同时，对原始通信系统的影响很小。

附图说明