專利名稱：雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置及其產(chǎn)生接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密鑰產(chǎn)生裝置，具體涉及一種量子密鑰裝置。
背景技術(shù)：
密碼術(shù)作為保障通信安全的一種重要手段，一直被通信領(lǐng)域所關(guān)注和不斷發(fā)展， 而由于經(jīng)典密鑰所存在的無法保證無條件安全性的弊端，量子密鑰作為一種新興的密碼術(shù) 正在逐步占領(lǐng)通信安全領(lǐng)域的最高點；量子力學(xué)中的測不準(zhǔn)原理和量子不可克隆性定理在 理論上保證了量子密鑰的無條件安全性，用量子密鑰給信息加密，在理論上是不可被破取 的；通信雙方能夠很容易的發(fā)現(xiàn)竊聽者并終止此次通信；而信息加密過程就要靠量子密鑰 產(chǎn)生和分發(fā)系統(tǒng)來實現(xiàn)。量子密鑰的產(chǎn)生速率是量子密鑰系統(tǒng)的一個關(guān)鍵因素，它直接關(guān) 系到能否對信息進(jìn)行有效加密，并且對能不能形成更為復(fù)雜的加密體系，能否進(jìn)一步提高 其加密安全性有著深遠(yuǎn)意義。目前的量子密鑰系統(tǒng)，普遍都存在密鑰產(chǎn)生速率不夠高的缺 點，而廣大科研人員都在努力尋找著提高密鑰產(chǎn)生速率的方法，主要有(1)真正單光子源 的尋找，實驗中用的光源通常是具有泊松分布的高度衰減激光脈沖，而實現(xiàn)真正單光子源 是提高量子比特率，使量子保密通信走向?qū)嵱没年P(guān)鍵；實現(xiàn)理想單光子非常困難。(2)通 信協(xié)議的改進(jìn)，但在改進(jìn)協(xié)議以為獲得更高的密鑰傳輸速率的同時可能會導(dǎo)致安全性能的 削弱。(3)在信號處理上等相關(guān)技術(shù)層面上，利用交織技術(shù)和差值技術(shù)擴(kuò)展隨機(jī)序列從而達(dá) 到增加密鑰速率的方法，并沒有在本質(zhì)上提高密鑰速率。(4)其他諸如通過減少光纖損耗、 色散、脈沖寬度、單光子探測器的暗計數(shù)來降低誤碼率，增加密鑰產(chǎn)生量的方法顯然也不能 從根本上解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種密鑰產(chǎn)生速率更高，更加安全的雙向量 子密鑰產(chǎn)生接收裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，由至少兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)組成，所述至少兩 個量子密碼收發(fā)一體機(jī)通過傳輸信道連接在一起。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，所述量子密碼收發(fā)一體機(jī)包括量子信道的發(fā)射裝置 和接收裝置，同步信道的發(fā)射裝置和接收裝置，量子信道的發(fā)射裝置和接收裝置和同步信 道的發(fā)射裝置和接收裝置分別通過用于選擇性地控制光傳輸通道，使之能夠在路徑上相互 區(qū)別，并且使不同端口入射的光從分別對應(yīng)的不同端口出射的光路徑選擇器件相連。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，所述的光路徑選擇器件為光環(huán)行器。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，所述的光路徑選擇器件為波分復(fù)用器。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，所述的光路徑選擇器件為光柵。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，所述的傳輸通道為至少一條光纖。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，所述的傳輸通道為自由空間。
雙向量子密鑰產(chǎn)生和接收方法，產(chǎn)生發(fā)射方法為通信雙方的量子信道發(fā)射裝置和同步信道發(fā)射裝置分別發(fā)出信號光和同步光，信號光和同步光通過各自的光路徑選擇器 件，由光路徑選擇器控制光從與傳輸信道相連接的端口出射并進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。接收方法為雙方發(fā)出的信號光和同步光經(jīng)過傳輸信道后到達(dá)對方，又分別通過 各自的光路徑選擇器，由光路徑選擇器控制并分別進(jìn)入量子信道接收裝置和同步信道接收 裝置，并對光信號進(jìn)行采集。雙向量子密鑰產(chǎn)生裝置基于量子密碼收發(fā)一體機(jī)，每一套系統(tǒng)都含有獨立的發(fā)射 方和接收方，任何一套系統(tǒng)都可以和其余的系統(tǒng)相連。區(qū)別于普通的單向系統(tǒng)，即每套系統(tǒng) 只能在發(fā)射方或接收方中選擇一個而且只能是一個角色擔(dān)當(dāng)，每一套雙向系統(tǒng)都可以同時 作發(fā)射方和接收方，即對于任何一套系統(tǒng)，其發(fā)射和接收是完全獨立進(jìn)行的，兩者之間不會 相互影響制約，這就相當(dāng)于在任一組通信方的任一套設(shè)備中，時刻都在進(jìn)行發(fā)射和接收兩 個過程，這樣就能在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生比原來單向系統(tǒng)多1倍的密鑰量，因此提高了密鑰 產(chǎn)生速率，能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的加密體系。


圖1為裝置示意簡圖。圖2為一種典型的光路徑選擇器。圖3為裝置結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實施例方式參見圖1、2、3所示。雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，包括量子密碼收發(fā)一體機(jī)，量子密碼收發(fā)一體機(jī)包 括量子信道的發(fā)射裝置102、202和接收裝置101、201，量子信道的發(fā)射裝置102、202對應(yīng)有 端口 112、212，量子信道的接收裝置101、201對應(yīng)有端口 111、211 ；還包括同步信道的發(fā)射 裝置106、206和接收裝置107、207，同步信道的發(fā)射裝置106、206對應(yīng)有端口 114、214，同 步信道的接收裝置107、207對應(yīng)有端口 115、215。量子信道的發(fā)射裝置102、202和接收裝 置101、201和同步信道的發(fā)射裝置106、206和接收裝置107、207分別通過光路徑選擇器件 103、203、105、205連接，裝置由兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)構(gòu)成，兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)通 過傳輸信道301連接在一起。傳輸信道301為光纖。在雙向運(yùn)行過程中，用戶甲的量子信道發(fā)射裝置102發(fā)出特定的信號光，從112 口 進(jìn)入，通過光路徑選擇器件103由端口 113發(fā)出；相同的，同步信道發(fā)射裝置106的同步光 經(jīng)過105由端口 116發(fā)出，經(jīng)過傳輸信道301 ；到達(dá)用戶乙時，信號光通過裝置203達(dá)到用 戶乙的量子信道接收裝置201，同步光通過裝置205達(dá)到用戶乙的經(jīng)典接收裝置207 ；以上 所列是一個單向過程，而在本發(fā)明中，于此同時，用戶乙也像用戶甲一樣從他自己的發(fā)射裝 置202和206發(fā)出信號光和同步光，通過傳輸信道分別達(dá)到用戶甲的接收裝置101和107 ； 即雙方在發(fā)射光信號的同時也在接收從對方發(fā)射過來的光信號，本發(fā)明強(qiáng)調(diào)的是這個發(fā)射 和接收過程是同時進(jìn)行而且相互獨立的，區(qū)別于其他的，在接收同時不能發(fā)射或是在發(fā)射 同時不能接收的單向密鑰裝置。對于多用戶系統(tǒng)，在每套設(shè)備中裝上線路選擇系統(tǒng)，即用來選擇與另外任意一個用戶相連產(chǎn)生密鑰的節(jié)點號，即可實現(xiàn)任意兩點之間的通信。實施例2傳輸信道301是自由空間。其余同實施例1。實施例3在光纖中傳播時，可用獨立的兩根光纖分別作為量子信道和同步信道作為傳輸，或是通過波分復(fù)用器將信號光和同步光耦合，經(jīng)過單根光纖傳輸，到達(dá)用戶乙時，再用一 個波分復(fù)用器將兩束光分離成信號光和同步光，用戶甲和乙所選取的波分復(fù)用器須保持一 致，從而保證雙方光信號的波長相同。其余同實施例1。
權(quán)利要求
雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于由至少兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)組成，所述至少兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)通過傳輸信道連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于所述量子密碼收發(fā) 一體機(jī)包括量子信道的發(fā)射裝置和接收裝置，同步信道的發(fā)射裝置和接收裝置，量子信道 的發(fā)射裝置和接收裝置和同步信道的發(fā)射裝置和接收裝置分別通過用于選擇性地控制光 傳輸通道，使之能夠在路徑上相互區(qū)別，并且使不同端口入射的光從分別對應(yīng)的不同端口 出射的光路徑選擇器件相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于所述的光路徑選擇 器件為光環(huán)行器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于所述的光路徑選擇 器件為波分復(fù)用器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于所述的光路徑選擇 器件為光柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于所述的傳輸通道為 至少一條光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置，其特征在于所述的傳輸通道為 自由空間。
8.雙向量子密鑰產(chǎn)生和接收方法，其特征在于產(chǎn)生發(fā)射方法為通信雙方的量子信道發(fā)射裝置和同步信道發(fā)射裝置分別發(fā)出信號光 和同步光，信號光和同步光通過各自的光路徑選擇器件，由光路徑選擇器控制光從與傳輸 信道相連接的端口出射并進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。接收方法為雙方發(fā)出的信號光和同步光經(jīng)過傳輸信道后到達(dá)對方，又分別通過各自 的光路徑選擇器，由光路徑選擇器控制并分別進(jìn)入量子信道接收裝置和同步信道接收裝 置，并對光信號進(jìn)行采集。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置及其產(chǎn)生接收方法，由至少兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)組成，所述至少兩個量子密碼收發(fā)一體機(jī)通過傳輸信道連接在一起。量子密碼收發(fā)一體機(jī)包括量子信道的發(fā)射裝置和接收裝置，同步信道的發(fā)射裝置和接收裝置，量子信道的發(fā)射裝置和接收裝置和同步信道的發(fā)射裝置和接收裝置分別通過用于選擇性地控制光傳輸通道，使之能夠在路徑上相互區(qū)別，并且使不同端口入射的光從分別對應(yīng)的不同端口出射的光路徑選擇器件相連。本發(fā)明提供了一種密鑰產(chǎn)生速率更高，更加安全的雙向量子密鑰產(chǎn)生接收裝置。
文檔編號H04L9/28GK101814988SQ20101010884
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者彭承志, 潘建偉, 陳增兵, 陳濼侃, 陳騰云 申請人:安徽量子通信技術(shù)有限公司