[实用新型]可防护木马光的量子密钥分发系统及其发送端有效

专利信息
申请号: 202122996308.4 申请日: 2021-11-29
公开(公告)号: CN216531334U 公开(公告)日: 2022-05-13
发明(设计)人: 许穆岚;刘仁德;汤艳琳;唐世彪;栗帅 申请(专利权)人: 科大国盾量子技术股份有限公司
主分类号: H04B10/70 分类号: H04B10/70;H04B10/50;H04B10/516;H04L9/08
代理公司: 北京云嘉湃富知识产权代理有限公司 11678 代理人: 程凌军
地址: 230088 安徽省合肥市高*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 防护 木马 量子 密钥 分发 系统 及其 发送
【说明书】:

实用新型公开了一种可防护木马光的量子密钥分发系统及其发送端。该发送端可以包括用于生成信号光的信号光通道、光传输模块和木马光监测通道。光传输模块包括第一、第二和第三端口,其中,第一、第三和第二端口分别连接信号光通道、木马光监测通道和发送端的输出端口,且由第一端口输入的光至少可以经第二端口输出,由第二端口输入的光至少可以经第三端口输出。木马光监测通道借助光衰减器、光分束器和常规的光电探测器,在对木马光进行衰减的基础上对木马光进行探测,以实现木马光攻击的报警。

技术领域

本实用新型涉及量子保密通信技术领域,特别是一种具有木马光防护功能的量子密钥分发系统及其发送端。

背景技术

量子密钥分发(QKD)技术基于量子力学原理,由于量子不可克隆和测不准原理,是理论可证明无条件安全的密钥分发体系。实际量子密钥分发系统中,由于器件不完美的特性,还需要进行相应的信息泄露防护。目前量子密钥分发设备的发送端一般都需要使用调制器,而光路中难免存在反射,为此如果窃听者从外部输入木马光,木马光到达调制器时,将受到与量子密钥分发设备输出光相同的调制,携带了调制信息,经反射后输出时被窃听者探测,将造成信息泄露。木马光是窃听者产生的,理论上窃听者可以控制输入量子密钥分发设备木马光的强度,即木马光可以一直很强,达到损伤光纤的程度;木马光也可以很弱,仅需反射后输出时能被探测即可;木马光也可以先很强损伤器件后,再调至较低水平。

为防护这种木马光,现有技术提出了很多解决方案。常见的一种防护方式是在发送端设置光隔离器和光学滤波器来降低外部输入光至内部光路时的光强。然而,由于光隔离器一般带宽均较窄,仅有数十纳米,为此,往往需要共同使用光隔离器和光学滤波器来实现宽谱的光隔离效果。同时,还需光隔离器和光学滤波器具有较高的损伤阈值,以防止器件被强光损伤后失效,引起防御效果降低甚至失去防御效果。但是这种防御方法需使用高功率损伤阈值的器件,即确保器件在强光下不出现失效。光学器件由多个部件组成,只要其中一个部件在强光下损伤,则有可能引发整个器件的失效。目前常见光学滤波器和光隔离器损伤阈值均不高,需攻克较多的技术难题,并付出较高成本。

图1示出了现有技术中的另一种常见的解决方案,其在量子密钥分发设备出口处设置光环形器38,光环形器38的第一端口39接量子密钥分发设备光路,光环形器的第二端口40接外部链路,光环形器的第三端口37接单光子探测器或者光电二极管进行监测,由此实现对从出口处反向输入的木马光进行监测。但是,这种解决方案在面临着木马光具有非常强的光强时,单光子探测器会被强光损伤,出现无法正常告警的情况。另外,采用单光子探测器成本高昂。即使单光子探测器使用常规光电二极管,也存在被强光损伤后无法正常告警的情况。这将使得系统存在极大风险,造成信息泄露。

此外,申请人还在先提出借助低损伤阈值光器件实现的木马光防御方案,用于被动式地防御高输入光功率的木马光。其虽然能够避免强光输入损坏器件,但是增加了相对成本较高的低损伤阈值光器件,增加了成本。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题,本实用新型公开了一种可防护木马光的量子密钥分发系统及其发送端,其中,借助光衰减器、光分束器及常规光电二极管等常规器件,无需高损伤阈值器件或低损伤阈值光器件,即可以在发送端中实现对高光强的木马光的有效防护,提高可监测的功率最大值,性能稳定且成本经济。同时还允许通过多个光电二极管和光分束器的级联设置,扩展/提高其可监测功率的动态范围,即允许以可靠的方式灵活配置其监测范围。

本实用新型的第一方面涉及一种可防护木马光的量子密钥分发系统的发送端,其包括信号光通道、光传输模块和木马光监测通道;

所述信号光通道被设置用于生成信号光;

所述光传输模块包括第一、第二和第三端口,其中:所述第一端口连接所述信号光通道,第三端口连接所述木马光监测通道,第二端口连接所述发送端的输出端口;并且,由所述第一端口输入的光至少可以经第二端口输出,由第二端口输入的光至少可以经第三端口输出;

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