用于量子密码通信的方法和设备技术

提供了用于量子密码通信的方法和设备。用于量子密码通信的设备包括：光源，该光源被配置成生成被传输至多个量子编码发送装置的光脉冲；以及量子纠缠测量单元，该量子纠缠测量单元被配置成接收从该多个量子编码发送装置中的每个量子编码发送装置生成的光信号并且测量从该多个量子编码发送装置接收的光信号的量子态之间的关系，该光信号是通过将密钥编码至光脉冲的量子态来生成的。用于量子密码通信的设备还可以包括信号方向确定单元。量子编码发送装置可包括用于对光脉冲或光信号进行反射的反射器、任意相位调整器、或用于将与密钥对应的数字信号编码至光脉冲的调制器。

【技术实现步骤摘要】

实施例涉及用于量子密码通信的方法和设备，更具体地，涉及用于与测量装置无关地分发安全密钥的技术。[关于国家研究和开发支持的描述]此研究在韩国科学技术学会的监督下由大韩民国的科学、ICT(信息通信技术)和未来规划部的信息通信技术R&D(研究和开发)计划(项目编号：2014-044-014-002)所支持。
技术介绍
近年来，随着通信安全由于大规模个人信息泄漏而成为问题，对安全密码系统的需求日益增加。通常，密码系统不使用物理现象，而使用降低黑客攻击的可能性的数学难题。因此，仍然存在从外部攻击密码系统并且分析加密信息的可能性。同时，量子密码是基于其中表现量子效应的单个光子不能被再现的量子力学的不确定性而开发的密码系统。通信主体通过使用量子来对经由使用密钥的信息进行加密或解密来安全地共享相同的安全密钥。理论上，如果试图从外部攻击，则光子的特性改变，并且因此不能从外部获得原始安全密钥或信息，从而确保免受黑客攻击的密码系统。然而，实际上，由于用于量子密码系统的测量装置的缺陷或者不完善性，所以黑客攻击是有可能发生的。因此，已经开展了关于能够与测量装置无关地分发安全密钥的独立于测量装置的量子密钥分发系统(MDIQKD，measurement-device-independent quantum key distributionsystem)的研究。图1是示意性地示出独立于测量装置的量子密码系统的框图。参考图1，第一量子编码发送装置(Alice)110和第二量子编码发送装置(Bob)120分别包括光源101和光源102，并且将从光源101、光源102生成的<br/>光脉冲转换为具有信息的光信号并且通过量子信道104将该光信号传输至量子密码通信设备(Charlie)100。之后，量子纠缠测量单元(quantumentanglement measuring unit)103通过使用量子纠缠基来测量多个所接收光信号之间的关系并且将共有信息分发到量子编码发送装置110、量子编码发送装置120二者以确保与测量装置无关的安全密钥分发系统。然而，在现有的独立于测量装置的量子密码系统中，多个量子编码发送装置110、120的光源101、光源102应当完全一致以致不被区分开，并且需要用于测量从光源101、光源102生成的光信号的属性的差异并且反馈一致的属性的装置(或者主动控制)。然而，此反馈装置可能由于难以实现和巨大的成本而不能事实上商业化。相关文献非专利文献(非专利文献1)Hoi-Kwong Lo，Marcos Curty，和Bing Qi，“Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution”，物理评论快报108，130503(2012)
技术实现思路
本公开涉及用于量子密码通信的方法和设备，其与测量装置的缺陷不相关并且通过使用从相同光源生成的光信号来分发安全密钥。另外，本公开涉及用于量子密码通信的方法和设备，其可以在无需任何单独的反馈装置的情况下生成具有相同属性的多个光脉冲或光信号。此外，本公开涉及用于量子密码通信的方法和设备，其对环境变化具有鲁棒性。在本公开的一个方面中，提供了一种用于量子密码通信的设备，该设备包括：光源，该光源被配置成生成被传输至多个量子编码发送装置的光脉冲；以及量子纠缠测量单元，该量子纠缠测量单元被配置成接收从该多个量子编码发送装置中的每个量子编码发送装置生成的光信号并且测量从该多个量子编码发送装置接收的光信号的量子态之间的关系，该光信号是通过将密钥编码至光脉冲的量子态来生成的。在实施例中，用于量子密码通信的设备还可以包括信号方向确定单
元，该信号方向确定单元被配置成将光源的光脉冲传输至量子编码发送装置并且将该量子编码发送装置的光信号传输至量子纠缠测量单元。另外，信号方向确定单元可以为光环行器。在实施例中，量子编码发送装置还可以包括用于反射光脉冲或光信号的反射器。该反射器可以为法拉第镜。在实施例中，量子编码发送装置可以包括用于任意地调制光脉冲或光信号的相位的任意相位调整器(shifter)。在实施例中，量子编码发送装置可以包括用于将与密钥对应的数字信号编码至光脉冲的调制器。另外，在实施例中，光源可以为量子纠缠光源。在本公开的另一方面中，提供了一种用于量子密码通信的方法，该方法包括：将光脉冲传输至多个量子编码发送装置；从多个量子编码发送装置接收多个光信号，该光信号中的每个光信号是通过在量子编码发送装置中将密钥编码至光脉冲的量子态来生成的；以及测量多个光信号的量子态之间的关系。在实施例中，用于量子密码通信的方法还可以包括：在将光脉冲传输至多个量子编码发送装置的步骤与从多个量子编码发送装置接收多个光信号的步骤之间，对光脉冲或光信号进行反射。对光脉冲或光信号进行反射的步骤可以包括：在对光脉冲或光信号的偏振进行旋转之后对光脉冲或光信号进行反射。在实施例中，用于量子密码通信的方法还可以包括：在将光脉冲传输至多个量子编码发送装置的步骤与从多个量子编码发送装置接收多个光信号的步骤之间，任意地调制光脉冲或光信号的相位。在实施例中，用于量子密码通信的方法还可以包括：在将光脉冲传输至多个量子编码发送装置的步骤与从多个量子编码发送装置接收多个光信号的步骤之间，通过将与密钥对应的数字信号编码至光脉冲来生成光信号。根据本公开的实施例，可以提供用于量子密码通信的方法和设备，其与测量装置的缺陷不相关并且在无需任何单独的反馈装置的情况下生成具有相同属性——例如偏振、时序以及光谱性质等——的多个光脉冲或光
信号，从而增强实用性。另外，根据本公开的实施例，可以实现对环境变化具有鲁棒性的量子密码通信。附图说明图1是示意性地示出独立于测量装置的量子密码系统的框图；图2是示意性地示出根据本公开的实施例的用于量子密码通信的设备的框图；图3是示意性地示出了量子编码发送装置的框图，根据本公开的实施例的用于量子密码通信的设备将光脉冲传输至该量子编码发送装置并且从该量子编码发送装置接收光信号；图4是示意性地示出根据本公开的实施例的用于量子密码通信的设备的框图；图5是用于例示根据本公开的实施例的用于量子密码通信的方法的流程图；以及图6是用于例示根据本公开的实施例的用于量子密码通信的方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参考附图来描述本公开的实施例。如果在若干附图中使用相似的附图标记，则在若干实施例中，相似的附图标记指代相似的或一致的功能。图2是示意性地示出根据本公开的实施例的用于量子密码通信的设备(在下文中，也称为“量子密码通信设备”)的框图。参考图2，量子密码通信设备(Charlie)200可以包括光源201和量子纠缠测量单元202。该光源201生成被传输至第一量子编码发送装置(Alice)210和第二量子编码发送装置(Bob)220的光脉冲。在实施例中，光源201可以为激光光源或量子纠缠光源(例如，自发参量下转换光子对)。所生成的光脉冲通过量子信道203被传输至第一量子编码发送装置
210和第二量子编码发送装置220，并且该量子信道203可以为例如光纤或大气(自由空间)。第一量子编码发送装置210和第二量子编码发送装置220在接收到光脉冲之后分别将密钥编本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于量子密码通信的设备，包括：光源，所述光源被配置成生成被传输至多个量子编码发送装置的光脉冲；以及量子纠缠测量单元，所述量子纠缠测量单元被配置成接收从所述多个量子编码发送装置中的每个量子编码发送装置生成的光信号并且测量从所述多个量子编码发送装置接收的光信号的量子态之间的关系，所述光信号是通过将密钥编码至所述光脉冲的量子态来生成的。

【技术特征摘要】
2014.08.19 KR 10-2014-01076451.一种用于量子密码通信的设备，包括：光源，所述光源被配置成生成被传输至多个量子编码发送装置的光脉冲；以及量子纠缠测量单元，所述量子纠缠测量单元被配置成接收从所述多个量子编码发送装置中的每个量子编码发送装置生成的光信号并且测量从所述多个量子编码发送装置接收的光信号的量子态之间的关系，所述光信号是通过将密钥编码至所述光脉冲的量子态来生成的。2.根据权利要求1所述的用于量子密码通信的设备，还包括信号方向确定单元，所述信号方向确定单元被配置成将所述光源的光脉冲传输至所述量子编码发送装置并且将所述量子编码发送装置的光信号传输至所述量子纠缠测量单元。3.根据权利要求2所述的用于量子密码通信的设备，其中，所述信号方向确定单元为光环行器。4.根据权利要求1所述的用于量子密码通信的设备，其中，所述量子编码发送装置包括用于反射所述光脉冲或所述光信号的反射器。5.根据权利要求4所述的用于量子密码通信的设备，其中，所述反射器为法拉第镜。6.根据权利要求1所述的用于量子密码通信的设备，其中，所述量子编码发送装置包括用于任意地调制所述光脉冲或所述光信号的相位的任意相位调整器。7.根据权利要求1所述的用于量子密码通信的设备，其中，所述量子编码发送装置包括用于将与所述密钥对应的数字信号编码至所述光脉冲的调制器。8.根据权利要求1所述的用于量子密码通信的设备，其中，所述光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：金容洙，韩相旭，文盛昱，崔裕准，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR