專利名稱：帶emi簽名抑止的qkd站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及量子加密，具體地說，涉及用于通過抑止(例如，減少、消除或模糊化)電磁發(fā)射來增強(qiáng)量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)的安全性的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
量子密鑰分發(fā)涉及通過使用在“量子信道”上發(fā)送的弱的(例如平均0.1光子)光信號(hào)在發(fā)送者(“Alice”)和接收者(“Bob”)之間建立密鑰。密鑰分發(fā)的安全性是基于量子機(jī)制原理的對(duì)處于未知狀態(tài)的量子系統(tǒng)的任意測(cè)量將修改其狀態(tài)。結(jié)果，嘗試截取或另外測(cè)量量子信號(hào)的竊聽者(“Eve”)將在發(fā)送的信號(hào)中引入差錯(cuò)，因此顯示其存在。
Bennett和Brassard在他們的文章“Quantum CryptographyPublic key distribution and coin tossing”Proceedings of theInternational Conference on Computers，Systems and SignalProcessing，Bangalore，India，1984，pp.175-179(IEEE，New York，1984)中首次闡述了量子加密的普通原理。在題為“QuantumCryptography，”Review of Modern Physics，Vol.74，January 2002(Page 145 to 149)的Gisin等的文章中描述了量子加密的基本原理，該文章在此引入作為背景資料。
在C.H.Bennett的第5,307,410號(hào)美國(guó)專利(‘410專利)中、題為“Quantum Cryptography Using Any Two Non-Orthogonal States”，Phys.Rev.Lett.68 3121(1992)的C.H.Bennett的公開中以及題為“The Physics of Quantum Information，”Springer-Verlag 2001，inSection2.3，pages27-33的Bouwmeester等的書中描述了具體的QKD系統(tǒng)。上述所有參考文獻(xiàn)在此引入作為背景信息。
在典型的QKD系統(tǒng)中，Alice對(duì)單個(gè)光子的偏振或相位進(jìn)行隨機(jī)編碼，Bob隨機(jī)測(cè)量光子的偏振或相位。在Bennett的1992年的文章以及‘410專利中描述的單向系統(tǒng)是基于共享的干涉儀系統(tǒng)的。干涉儀系統(tǒng)的各個(gè)部分可由Alice和Bob訪問，從而每一個(gè)可控制干涉儀的相位。
在QKD過程期間，Alice使用真正隨機(jī)數(shù)生成器(TRGN)來生成用于基準(zhǔn)的隨機(jī)比特(“基準(zhǔn)比特”)以及用于密鑰的隨機(jī)比特(“密鑰比特”)以創(chuàng)建量子比特(qubit)(例如使用偏振或相位編碼)。其后，她將該量子比特發(fā)送到Bob，Bob隨機(jī)測(cè)量該量子比特?？蓪⒃撨^程不嚴(yán)格地稱為在Alice處的“量子比特編碼”和在Bob處的“量子比特編碼”。
在典型的QKD系統(tǒng)中，將偏振或相位調(diào)制器用在每個(gè)QKD站處，以對(duì)量子比特分別進(jìn)行編碼和解碼。由將調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到調(diào)制器的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器來隨機(jī)驅(qū)動(dòng)所述調(diào)制器。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有與由特定QKD協(xié)議調(diào)用的不同的調(diào)制狀態(tài)(例如0、π、π/2和3π/2的相位狀態(tài))對(duì)應(yīng)的不同的強(qiáng)度(例如諸如V
、V[π]、V[π/2]和V[3π/2]的電壓)。
在特定情況下，使用不同的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)制器的隨機(jī)激活可能產(chǎn)生對(duì)其他安全QKD系統(tǒng)的安全性冒險(xiǎn)。參照?qǐng)D1，示出用于單向QKD系統(tǒng)的QKD站Alice的現(xiàn)有技術(shù)版本的示意圖。Alice包括發(fā)射相關(guān)光脈沖P0的光源12。Alice還包括(偏振或相位)調(diào)制器MA，處于光源12的下游，并且例如經(jīng)由光纖部分16操作性地耦合至光源。調(diào)制器MA耦合到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20又耦合到真正隨機(jī)數(shù)生成器(RNG)30。Alice還包括控制器40，其耦合到光源12和RNG 30。Alice通常還包括機(jī)架，其裝入全部上述元件。
在操作中，控制器40將控制信號(hào)S0發(fā)送到光源12以發(fā)起初始光源P0的發(fā)射?？刂破?0還將激活信號(hào)發(fā)送到RNG 30，以使RNG生成隨機(jī)數(shù)。以從RNG 30發(fā)送到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20的控制信號(hào)S2來實(shí)現(xiàn)隨機(jī)數(shù)。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20接收控制信號(hào)S2，并響應(yīng)于此而生成對(duì)應(yīng)的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例如電壓)S3，并將其發(fā)送到調(diào)制器MA。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)將調(diào)制器MA設(shè)置到用于與調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔的對(duì)應(yīng)的調(diào)制狀態(tài)。
由控制器的同步操作對(duì)調(diào)制器MA的激活進(jìn)行定時(shí)(選通)以與初始光脈沖P0的到達(dá)一致。結(jié)果是例如經(jīng)由將Alice連接到Bob的光纖鏈路L(未示出)離開Alice并傳輸?shù)紹ob的隨機(jī)調(diào)制的光脈沖P1。
圖2是在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20生成調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3時(shí)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20的圖1的特寫示意圖。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3在強(qiáng)度上變化，以與n種可能的調(diào)制狀態(tài)中的一種對(duì)應(yīng)。圖2中還示出機(jī)架H，以及機(jī)架內(nèi)部的第二天線A2。天線A1和A2被調(diào)諧到接收的電磁輻射，并被假定為已由在QKD系統(tǒng)的運(yùn)行期間尋找獲取關(guān)于調(diào)制器MA的狀態(tài)的信息竊聽者(“Eve”，未示出)暗中放置在其各個(gè)位置。
當(dāng)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20生成不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3(通常對(duì)于相位調(diào)制器在0到大約5伏的范圍內(nèi))時(shí)，它還發(fā)射對(duì)應(yīng)的電磁輻射R3(虛線)。與不同的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3的關(guān)系有差別的所述輻射可由Eve的內(nèi)部天線A2或由外部天線A1通過機(jī)架H直接拾取。所述輻射有時(shí)被稱為電磁干擾(EMI)。其后，可由Eve使用檢測(cè)到的輻射(即EMI“簽名”)來獲取關(guān)于調(diào)制器MA的狀態(tài)的信息，并最終獲取關(guān)于在Alice和Bob之間交換的密鑰的信息。與其他竊聽技術(shù)(例如Trojan木馬攻擊或中間人攻擊)相比而言相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的這種竊聽技術(shù)可導(dǎo)致另外的完全安全的QKD系統(tǒng)的災(zāi)難性的安全性破壞。


圖1是用于示出在對(duì)量子比特編碼中的調(diào)制器的操作的單向系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)QKD站Alice的示意圖；圖2是圖1的QKD站Alice的特寫，示出了調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器，以及與調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器關(guān)聯(lián)的輻射(R3)；圖3是與圖1的QKD站Alice相似的QKD站Alice的示例性實(shí)施例的示意圖，但是修改為消除或抑止來自調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器的EMI簽名；以及圖4是與圖3的QKD站Alice相似的QKD站Alice的示例性實(shí)施例的示意圖，但其還包括允許調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器將可能的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的整個(gè)集合的隨機(jī)子集發(fā)送到RNG單元的附加RNG，所述RNG單元其后隨機(jī)選擇發(fā)送的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)并對(duì)其進(jìn)行傳遞；圖5是與圖1的QKD站Alice相似的QKD站Alice的另一示例性實(shí)施例的示意圖，其中，控制器適用于生成兩個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)(S3R)被提供給“真實(shí)”調(diào)制器(MA)，而第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3F是被提供給電路終止元件(MF)的“虛假”信號(hào)；以及圖6是圖5的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)示意圖。
在附圖中描述的各個(gè)元件僅僅是示例性的，并且無需按比例繪制。可對(duì)其特定部分進(jìn)行放大，而對(duì)其他部分進(jìn)行縮小。附圖傾向于示出本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解并且可正確地執(zhí)行的本發(fā)明的各種實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面是一種在QKD系統(tǒng)中對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的方法。假定QKD系統(tǒng)具有能夠根據(jù)特定QKD協(xié)議而被設(shè)置為兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)的調(diào)制器。所述方法包括同時(shí)(或幾乎同時(shí))生成與所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該方法還包括將所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)隨機(jī)傳遞到調(diào)制器以抑止與每個(gè)單獨(dú)的調(diào)制器設(shè)置關(guān)聯(lián)的EMI簽名。
本發(fā)明的第二方面是一種在QKD系統(tǒng)中對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的方法，所述QKD系統(tǒng)具有光耦合到激光源并能夠被設(shè)置為兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)的第一調(diào)制器。所述方法包括生成第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別具有第一電壓和第二電壓，其中，所述第一電壓和第二電壓的和是常數(shù)。該方法還包括將所述第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞到第一調(diào)制器。
本發(fā)明的第三方面是一種在QKD調(diào)制協(xié)議下運(yùn)行的QKD站。所述QKD站包括調(diào)制器，布置為對(duì)穿過其的光脈沖進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制器可以是例如偏振調(diào)制器或相位調(diào)制器。所述QKD站還包括調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，適用于同時(shí)(或幾乎同時(shí))生成兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述QKD站還包括隨機(jī)數(shù)生成(RNG)單元，連接到所述調(diào)制器和所述調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器。所述RNG單元適用于接收并隨機(jī)選擇所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)，并將所述隨機(jī)選擇的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞到調(diào)制器。
本發(fā)明的第四方面是一種在QKD調(diào)制協(xié)議下運(yùn)行的QKD站。所述QKD站包括第一調(diào)制器，布置為對(duì)穿過其的光脈沖進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器耦合到第一調(diào)制器和電路終止元件。所述調(diào)制器適用于基于提供至其的隨機(jī)控制信號(hào)生成第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別具有第一電壓和第二電壓，第一電壓和第二電壓的和為常數(shù)。第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供給第一調(diào)制器，而第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供給所述電路終止元件。
具體實(shí)施例方式
圖3是與圖1的QKD站Alice相似的QKD站Alice的示例性實(shí)施例的示意圖，但是修改為抑止(或消除、減少或另外模糊化)與不同的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器電壓關(guān)聯(lián)的EMI簽名。圖3的Alice包括與圖1的Alice相同的很多元件，這些元件在圖3中具有相同的標(biāo)號(hào)。此外，下面僅描述圖1中的Alice與圖3和圖4中的Alice之間的主要的不同。
n調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)施例在圖3的Alice的示例性實(shí)施例中，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20操作性地連接到控制器40，RNG單元30′也經(jīng)由連接50操作性地連接到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器。RNG單元30′適用于生成隨機(jī)數(shù)，并且對(duì)于每個(gè)隨機(jī)數(shù)傳遞接收的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。此外，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20適用于同時(shí)或幾乎同時(shí)將調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3中的多個(gè)(n個(gè))中的兩個(gè)或多個(gè)提供給RNG單元30′。
在示例性實(shí)施例中，由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20同時(shí)生成調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3中的全部n個(gè)。在另一示例性實(shí)施例中，由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20在時(shí)間上充分接近地生成調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，即抑止與調(diào)制過程關(guān)聯(lián)的EMI簽名，其中，未抑止的EMI可另外揭示關(guān)于調(diào)制狀態(tài)的信息。在此為了描述的目的，用短語“同時(shí)”和“幾乎同時(shí)”來分別描述與生成的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序有關(guān)的這兩個(gè)實(shí)施例。
在示例性實(shí)施例中，經(jīng)由具有n個(gè)獨(dú)立連接(即50A、50B、......、50n)的連接50的實(shí)施例將多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3(S3A、S3B、......、S3n)從調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20攜帶到RNG單元30′。在示例性實(shí)施例中，獨(dú)立連接是對(duì)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器和RNG單元進(jìn)行鏈接的導(dǎo)線。為了說明而示出四個(gè)連接50(50A-50D)，與需要四個(gè)可能的調(diào)制器狀態(tài)的QKD協(xié)議對(duì)應(yīng)(例如0、π/2、π、3π/2的相位狀態(tài))。
在示例性實(shí)施例中，連接50和52適用于允許每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3傳播相同距離，而不管RNG單元30′是否將信號(hào)傳遞到調(diào)制器MA。在示例性實(shí)施例中，通過提供允許不將調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞到調(diào)制器合適的有線連接W以傳播與發(fā)送到調(diào)制器的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的時(shí)間量來實(shí)現(xiàn)該操作。例如，進(jìn)行有線連接W以具有與連接50至52的連接長(zhǎng)度相同的長(zhǎng)度，從而信號(hào)S3中的每一個(gè)同時(shí)開始和結(jié)束。這樣保證了沒有來自可通過天線1和/或天線2由Eve檢測(cè)的信號(hào)中的一個(gè)的殘留輻射。在示例性實(shí)施例中，如所示的那樣，在RNG單元30′中(或部分在RNG單元30′中)直接地形成或終止有線連接W。
繼續(xù)參照?qǐng)D3，響應(yīng)于來自控制器40的激活信號(hào)S1，在示例性實(shí)施例中，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20生成特定QKD協(xié)議的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3(S3A、S3B、......、S3n)中的全部n個(gè)。經(jīng)由連接50將每個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送到RNG單元30′。其后，RNG單元30′隨機(jī)選擇將傳遞到調(diào)制器MA的信號(hào)中的一個(gè)。該信號(hào)在圖3中被定義為SR。對(duì)于每一光脈沖P0重復(fù)將信號(hào)SR傳遞到MA的過程。
在示例性實(shí)施例中，RNG單元30′響應(yīng)于對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接收而行動(dòng)。在另一示例性實(shí)施例中，RNG單元30′連接到控制器40，并響應(yīng)于由控制器提供的定時(shí)的控制信號(hào)S4而進(jìn)行動(dòng)作。
與生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3中的全部n個(gè)的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20關(guān)聯(lián)的是對(duì)應(yīng)的輻射Rn。在示例性實(shí)施例中，對(duì)于將要調(diào)制的每一光脈沖P0發(fā)射一次輻射Rn，并且每次激活調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20時(shí)輻射Rn都是相同的。因此，具有對(duì)由天線A1和/或天線A2接收的信息的訪問的竊聽者將不接收關(guān)于調(diào)制器MA的實(shí)際調(diào)制狀態(tài)的任意信息。這樣，因?yàn)樯扇空{(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)而僅將一個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)(隨機(jī)地)傳遞到調(diào)制器，所以由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器發(fā)射的輻射不再提供關(guān)于調(diào)制器狀態(tài)的信息。
此外，尤其在驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3的傳播長(zhǎng)度相同的情況下，即使天線A1和A2對(duì)檢測(cè)由RNG單元30′生成的輻射足夠靈敏，這樣的輻射也將不包含關(guān)于調(diào)制器狀態(tài)的任何有意義的信息。
m＜n調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)施例在上述本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，將完全的多個(gè)(n個(gè))調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3發(fā)送到RNG單元30′以抑止、消除或另外模糊化與各個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)聯(lián)的EMI簽名。然而，在另一示例性實(shí)施例中，將調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3的隨機(jī)子集m(其中1＜m＜n)發(fā)送到RNG單元，其后，RNG單元隨機(jī)傳遞來自所述子集中的一個(gè)信號(hào)。
參照?qǐng)D4，例如，通過將RNG單元60耦合到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20和控制器40來完成該操作。其后，由RNG單元60將與隨機(jī)數(shù)對(duì)應(yīng)的RNG信號(hào)S5提供給調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20。響應(yīng)于此，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20將多個(gè)(n個(gè))可能的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3中的隨機(jī)子集(m個(gè))提供給RNG單元30′。
通過示例并如圖4所示，在一個(gè)例子中(即，對(duì)于脈沖P0中的一個(gè))，僅將總共(n＝4)可能的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的信號(hào)S3A、S3C和S3D(即m＝3)發(fā)送到RNG單元30′。按照該方式，對(duì)如此生成并由天線A1和/或A2檢測(cè)的EMI簽名(輻射)進(jìn)行加擾。這樣使Eve不能獲得關(guān)于實(shí)際調(diào)制器狀態(tài)的任何有用信息。
兩個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)施例圖5是與圖1的QKD站Alice相似的QKD站Alice的示意圖。圖5的Alice具有修改的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20′，并且包括耦合到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20′的電路終止元件MF。在示例性實(shí)施例中，電路終止元件MF是與調(diào)制器MA相似或相同的調(diào)制器。在其它示例性實(shí)施例中，電路終止元件是電阻器(例如50歐姆阻抗)或接地。圖5的Alice還包括耦合到RNG單元30的控制器40，如在圖3的Alice那樣。
圖6是調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20′的詳細(xì)示意圖。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20′包括耦合到兩個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202R和202F的控制器200。調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202R的輸出是傳輸?shù)秸{(diào)制器MA并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的“真實(shí)”信號(hào)，而調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202F的輸出是傳輸?shù)诫娐方K止元件MF的“虛假”信號(hào)。
在操作中，由調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器20′的控制器200接收來自RNG 30的控制信號(hào)S2?？刂破?00包括識(shí)別控制信號(hào)S2的電壓電平并且其后將控制信號(hào)傳遞到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202R的邏輯?？刂破?00還適用于生成發(fā)送到調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202F的另一電壓信號(hào)S2C(例如與信號(hào)S2相比較的互補(bǔ)電壓信號(hào))。
響應(yīng)于從控制器200接收信號(hào)S2C，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202R生成將調(diào)制器MA設(shè)置到給定相位的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3R。與此相似，響應(yīng)于從控制器200接收信號(hào)S2F，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器202F生成互補(bǔ)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3F。在電路終止元件是調(diào)制器的示例中，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3F將該調(diào)制器設(shè)置到與調(diào)制器MA的設(shè)置互補(bǔ)的設(shè)置。
這樣，在示例性實(shí)施例中，如果調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3R具有電壓VR，“虛假”調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3F具有電壓VF，則VR+VF＝常數(shù)。例如，常數(shù)電壓可以是與用于設(shè)置在3π/2的調(diào)制器的電壓對(duì)應(yīng)的電壓V3π/2。
因此，嘗試經(jīng)由天線A1和/或A2獲取關(guān)于調(diào)制器MA的設(shè)置的信息的竊聽者僅能夠檢測(cè)到與表面上的常數(shù)調(diào)制器電壓對(duì)應(yīng)的常數(shù)輻射RC。
權(quán)利要求
1.一種在QKD系統(tǒng)中對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的方法，所述QKD系統(tǒng)具有能夠被設(shè)置為兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)的調(diào)制器，所述方法包括同時(shí)或幾乎同時(shí)生成與所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及將所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)隨機(jī)傳遞到調(diào)制器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成的兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)表示QKD協(xié)議的全部調(diào)制器狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)表示QKD協(xié)議的全部調(diào)制器狀態(tài)的子集，并且其中，所述子集包括多于一個(gè)但少于全部的調(diào)制器狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳播相同的距離。
5.一種在QKD系統(tǒng)中對(duì)光脈沖進(jìn)行調(diào)制的方法，所述QKD系統(tǒng)具有能夠根據(jù)QKD協(xié)議被設(shè)置為多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)，即n個(gè)調(diào)制器狀態(tài)的調(diào)制器，對(duì)于每個(gè)光脈沖，所述方法包括對(duì)于每個(gè)光脈沖，生成在時(shí)間上充分接近的多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，即n個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以抑止或消除與每個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)聯(lián)的輻射簽名；以及將所述多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)隨機(jī)傳遞到調(diào)制器。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，包括將所述n個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給隨機(jī)數(shù)生成(RNG)單元，所述RNG單元適用于接收所述n個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)并隨機(jī)選擇所述n個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)，以將其傳遞到調(diào)制器。
7.一種在QKD系統(tǒng)中調(diào)制光脈沖的方法，所述QKD系統(tǒng)具有能夠根據(jù)QKD協(xié)議被設(shè)置為多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)，即n調(diào)制器狀態(tài)的調(diào)制器，對(duì)于每個(gè)光脈沖，所述方法包括隨機(jī)生成m個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，1＜m＜n；以及將所述m個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)隨機(jī)傳遞到調(diào)制器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括將所述m個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給隨機(jī)數(shù)生成(RNG)單元，所述RNG單元適用于接收所述m個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)并隨機(jī)選擇所述m個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)，以將其傳遞到調(diào)制器。
9.一種在QKD系統(tǒng)中對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的方法，所述QKD系統(tǒng)具有光耦合到激光源并能夠被設(shè)置為兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器狀態(tài)的第一調(diào)制器，所述方法包括生成第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別具有第一電壓和第二電壓，其中，所述第一電壓和第二電壓的和是常數(shù)；以及將所述第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞到第一調(diào)制器。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，包括不使用第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)來對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，包括將第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到不對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的第二調(diào)制器。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，包括基于由隨機(jī)數(shù)生成器生成的控制信號(hào)通過使用第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器來形成所述第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
13.一種在QKD系統(tǒng)中抑止第一電磁干擾(EMI)簽名的方法，包括生成第一信號(hào)以激活有源元件，其中，生成所述第一信號(hào)的步驟創(chuàng)建第一EMI簽名；以及生成第二信號(hào)，所述第二信號(hào)不激活所述有源元件，但其創(chuàng)建用于模糊化第一EMI簽名的第二EMI簽名。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，包括生成第一信號(hào)和第二信號(hào)以使第一電壓和第二電壓與所述第一信號(hào)和第二信號(hào)關(guān)聯(lián)，無論第一信號(hào)電壓如何，所述第一電壓和第二電壓加起來都是常數(shù)電壓。
15.一種在QKD調(diào)制協(xié)議下運(yùn)行的QKD站，包括調(diào)制器，布置為對(duì)穿過其的光脈沖進(jìn)行調(diào)制；調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，適用于同時(shí)或幾乎同時(shí)生成兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及隨機(jī)數(shù)生成(RNG)單元，操作性地連接到所述調(diào)制器和所述調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，并且適用于接收并隨機(jī)選擇所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)，并將所述一個(gè)隨機(jī)選擇的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞到調(diào)制器。
16.如權(quán)利要求15所述的QKD站，其中，QKD調(diào)制協(xié)議調(diào)用n個(gè)不同的調(diào)制器狀態(tài)，并且其中，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器同時(shí)或幾乎同時(shí)生成全部n個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
17.如權(quán)利要求15所述的QKD站，其中，QKD調(diào)制協(xié)議調(diào)用n個(gè)不同的調(diào)制器狀態(tài)，并且其中，所述QKD站還包括RNG，操作地耦合到所述調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，其中，該RNG適用于將信號(hào)提供給以隨機(jī)數(shù)表示的調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，并且其中，響應(yīng)于此，調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器同時(shí)或幾乎同時(shí)生成n個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的m個(gè)，其中，1＜m＜n。
18.一種在QKD調(diào)制協(xié)議下運(yùn)行的QKD站，包括第一調(diào)制器，布置為對(duì)穿過其的光脈沖進(jìn)行調(diào)制；調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器，耦合到第一調(diào)制器和電路終止元件，所述調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器適用于基于提供至其的隨機(jī)控制信號(hào)生成第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別具有第一電壓和第二電壓，所述第一電壓和第二電壓的和為常數(shù)；以及其中，將第一調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給第一調(diào)制器，并將第二調(diào)制器提供給所述電路終止元件。
19.如權(quán)利要求18所述的QKD站，其中，所述電路終止元件是第二調(diào)制器。
全文摘要
公開了用于抑止由QKD站(Alice)生成的電磁干擾(EMI)簽名(R3)的方法和系統(tǒng)。該方法之一包括生成與特定QKD協(xié)議的n個(gè)可能的調(diào)制器狀態(tài)(如0、π/2、π、3π/2的相位)中的兩個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)(S3A、S3B、……、S3n)。將調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到隨機(jī)數(shù)生成(RNG)單元(30)，該單元隨機(jī)選擇所述兩個(gè)或多個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)之一并將其傳遞到調(diào)制器。另一方法包括生成電壓和為常數(shù)的兩個(gè)調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)(S3R和S3F)。將一個(gè)信號(hào)(S3R)發(fā)送到調(diào)制器，而將另一信號(hào)(S3F)發(fā)送到可為第二調(diào)制器的電路終止元件(MF)。該方法抑止與各調(diào)制狀態(tài)關(guān)聯(lián)的EMI簽名。這防止竊聽者經(jīng)EMI簽名(例如經(jīng)天線A1和/或A2)獲得關(guān)于調(diào)制器狀態(tài)的信息，該信息另外可產(chǎn)生關(guān)于交換的密鑰的信息。
文檔編號(hào)G06F17/00GK101044471SQ200580026150
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者艾麗克塞·特里弗諾弗, 約瑟夫·E·高蒂奇 申請(qǐng)人:Magiq技術(shù)公司