一种高效的侧信道无关QKD系统的制作方法

本技术涉及商用密码应用与量子密钥分发设备领域，具体涉及一种高效的侧信道无关qkd系统。

背景技术：

1、量子密钥分发(quantum key distribution，简称qkd)技术基于量子力学基本原理，理论上可以为远程用户提供无条件安全的密钥交换。然而，在实际qkd系统和商用密码应用集成中，由于现实器件并不完美，窃听者可以利用编码维度以外的侧信道，如光子频谱、发射时间、传播方向、空间角动量等来窃取密钥，这给现实qkd系统留下了潜在安全性漏洞。

2、监测设备无关量子密钥分发(mdi-qkd)协议的提出将qkd系统探测端的安全性漏洞完全关闭，但从源端出射的光子仍然可能遭受侧信道攻击，从而降低现实系统的安全性。之后，一种侧信道无关的qkd协议被提出，该协议不仅可以抵御任何针对qkd系统源端出射光子的侧信道攻击，还继承了mdi-qkd协议免疫任何针对探测端攻击的特点，具有高安全性等级。

3、侧信道无关量子密钥分发系统是利用单光子干涉，但需要距离非常远的两个用户端alice和bob独立产生的相干态在charlie端进行有效的干涉，实施起来比较困难，导致有效密钥的生成效率较低。

4、因此，需要对现有技术和装置进行改进提出效率更高的侧信道无关量子密钥分发系统。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有的侧信道无关量子密钥分发系统的有效密钥生成效率较低的技术问题，提出了一种高效的侧信道无关qkd系统。

2、为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

3、一种高效的侧信道无关qkd系统，包括alice端、bob端、charlie端和波分复用模块；其中，

4、所述alice端包括第一光信号发送模块和第一光信号检测模块；

5、所述bob端包括第二光信号发送模块和第二光信号检测模块；

6、所述charlie端包括同步光激光器、信号反馈控制模块和探测模块；

7、所述第一光信号发送模块的输出端与第一光信号检测模块的输入端连接，第二光信号发送模块的输出端与第二光信号检测模块的输入端连接，第一光信号检测模块的输出端、第二光信号检测模块的输出端、探测模块的输出端分别与信号反馈控制模块的输入端连接；第一光信号发送模块的输出端、第二光信号发送模块的输出端还分别通过波分复用模块与探测模块的输入端连接；同步光激光器的输出端通过波分复用模块与信号反馈控制模块的输入端连接。

8、优选的，所述波分复用模块包括第一波分复用器、第二波分复用器、第三波分复用器和第四波分复用器；其中，

9、第一波分复用器与第三波分复用器连接，第二波分复用器与第四波分复用器连接；

10、所述第一光信号发送模块的输出端通过第一波分复用器、第三波分复用器与探测模块的输入端连接，第二光信号发送模块的输出端通过第二波分复用器、第四波分复用器与探测模块的输入端连接，同步光激光器的一输出端通过第一波分复用器、第三波分复用器与信号反馈控制模块的输入端连接，同步光激光器的另一输出端通过第二波分复用器、第四波分复用器与信号反馈控制模块的输入端连接。

11、优选的，所述第一光信号发送模块包括依次连接的第一激光器、第一偏振控制器、第一可调延时器、第一分束器、第一强度调制器和第一衰减器；其中，

12、所述第一激光器的输入端、第一偏振控制器的输入端、第一可调延时器的输入端还分别与信号反馈控制模块的输出端连接，第一分束器的输出端还与第一光信号检测模块的输入端连接，第一衰减器还与第一波分复用器连接。

13、优选的，所述第一光信号发送模块还包括第一量子随机数发生器；所述第一量子随机数发生器的输出端与第一强度调制器的输入端连接。

14、优选的，所述第一可调延时器为高压延时板。

15、优选的，所述第二光信号发送模块包括依次连接的第二激光器、第二偏振控制器、第二可调延时器、第二分束器、第二强度调制器和第二衰减器；其中，

16、所述第二激光器的输入端、第二偏振控制器的输入端、第二可调延时器的输入端还分别与信号反馈控制模块的输出端连接，第二分束器还与第二波分复用器连接。

17、优选的，所述第二光信号发送模块还包括第二量子随机数发生器；所述第二量子随机数发生器的输出端与第二强度调制器的输入端连接。

18、优选的，所述第二可调延时器为高压延时板。

19、优选的，所述探测模块包括第三分束器、第一探测器和第二探测器；

20、所述第一光信号发送模块的输出端通过第一波分复用器、第三波分复用器与第三分束器的输入端连接，第二光信号发送模块的输出端通过第二波分复用器、第四波分复用器与第三分束器的输入端连接，第三分束器的输出端分别与第一探测器的输入端、第二探测器的输入端连接，第一探测器的输出端、第二探测器的输出端分别与信号反馈控制模块的输入端连接。

21、本实用新型有益的技术效果：

22、本实用新型提供了一种高效的侧信道无关qkd系统，alice端和bob端分别通过波分复用模块向charlie端的探测模块发送光信号，同步光激光器通过波分复用模块分别向alice端和bob端传输同步光信号，通过第一光信号检测模块、第二光信号检测模块分别对alice端、bob端发出的光信号进行实时检测，由检测结果、探测模块的响应情况、同步光信号的到达时间分别触发信号反馈控制模块向第一光信号发送模块、第二光信号发送模块发出相应的控制指令，实现对alice端和bob端发送的光信号的波长信息和偏振信息的反馈控制，以保证光信号在charlie端的干涉现象，显著提升有效密钥的生成，使得密钥生成速率和效率大大提升，提高了量子通信的实际运用性。

23、同时，还通过波分复用模块提高了信道利用率，并且采用了对称结构，可便于扩展成具有更多节点的网络，有利于发展成多用户网络系统。具有结构简单、操作方便、传输稳定、成码率高的特点。

技术特征：

1.一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，包括alice端、bob端、charlie端和波分复用模块；其中，

2.根据权利要求1所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述波分复用模块包括第一波分复用器、第二波分复用器、第三波分复用器和第四波分复用器；其中，

3.根据权利要求2所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述第一光信号发送模块包括依次连接的第一激光器、第一偏振控制器、第一可调延时器、第一分束器、第一强度调制器和第一衰减器；其中，

4.根据权利要求3所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述第一光信号发送模块还包括第一量子随机数发生器；所述第一量子随机数发生器的输出端与第一强度调制器的输入端连接。

5.根据权利要求3所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述第一可调延时器为高压延时板。

6.根据权利要求2所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述第二光信号发送模块包括依次连接的第二激光器、第二偏振控制器、第二可调延时器、第二分束器、第二强度调制器和第二衰减器；其中，

7.根据权利要求6所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述第二光信号发送模块还包括第二量子随机数发生器；所述第二量子随机数发生器的输出端与第二强度调制器的输入端连接。

8.根据权利要求6所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述第二可调延时器为高压延时板。

9.根据权利要求2所述的一种高效的侧信道无关qkd系统，其特征在于，所述探测模块包括第三分束器、第一探测器和第二探测器；

技术总结本技术公开了一种高效的侧信道无关QKD系统，包括Alice端、Bob端、Charlie端和波分复用模块。本技术提供了一种高效的侧信道无关QKD系统，Alice端和Bob端分别通过波分复用模块向Charlie端发送光信号，同步光激光器通过波分复用模块分别向Alice端和Bob端传输同步光信号，分别对Alice端、Bob端发出的光信号进行实时检测，由检测结果、探测模块的响应情况、同步光信号的到达时间分别触发信号反馈控制模块向Alice端、Bob端发出相应的控制指令，实现对Alice端和Bob端发送的光信号的波长信息和偏振信息的反馈控制，以保证光信号在Charlie端的干涉现象，显著提升有效密钥的生成，使得密钥生成速率和效率大大提升，提高了量子通信的实际运用性。技术研发人员：彭贺扬,郭邦红,谢欢文受保护的技术使用者：广东国腾量子科技有限公司技术研发日：20231228技术公布日：2024/7/29