一種qkd系統中關鍵器件測試驗證裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于量子保密通信【技術領域】，提出了一種QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置，包括量子密鑰分發系統發送方和量子密鑰分發系統接收方，發送方和接收方之間通過光纖連接，其特征在于：發送方和接收方中分別設置有密鑰協商模塊、經典通信接口、量子光學系統、數據顯示與人機交互模塊和數據分析模塊，數據顯示與人機交互模塊用于對各關鍵器件的測試參數進行設置，并將測試過程中采集到的測試數據發送到數據分析模塊，以及將數據分析模塊得到的測試結果進行顯示輸出。本發明通過數據分析模塊計算分析測試數據，得出各關鍵器件的測試參數之間的相關性，增加了測試結論的可靠性和可信性。
【專利說明】 —種QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于保密通信【技術領域】，具體涉及一種QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置。
【背景技術】
[0002]量子通信是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域。近來這門學科已逐步從理論走向實驗，并向實用化發展，高效安全的信息傳輸日益受到人們的關注。
[0003]物理上，量子通信可以被理解為在物理極限下，利用量子效應實現的高性能通信。信息學上，我們則認為量子通信是利用量子力學的基本原理(如量子態不可克隆原理和量子態的測量塌縮性質等)或者利用量子態隱形傳輸等量子系統特有屬性，以及量子測量的方法來完成兩地之間的信息傳遞。
[0004]以量子密鑰分發(QKD)協議為基礎的量子密碼技術是現階段量子通信最重要的實際應用之一。傳統的密碼學是以數學為基礎的密碼體制，而量子密碼以量子力學為基礎，它的安全性是建立在測不準原理、量子的不可克隆及量子相干性等物理特性之上的，被證明是絕對安全的。
[0005]QKD系統是一種基于QKD協議的量子通信系統，由于其中生成、傳輸和接收的量子信息的不可重復測量性決定了 QKD系統測試有別于經典通信系統測試的特殊性。
[0006]一方面，QKD系統運行結果是QKD系統中的各個關鍵器件之間及關鍵器件的各個技術指標之間相互影響、相互制約的結果。比如探測率不正常，很可能是光源波長異常、底寬加大或探測器有效門寬降低引起的，因此需要對這些指標進行實時監控和測試，通過對測試數據的統計分析發現和驗證各個關鍵器件之間及關鍵器件的各個技術指標之間的相關性，以發現系統缺陷、調試系統性能和提高系統效率。
[0007]另一方面，由于現階段量子信號制備的困難性使量子信號制備成本遠超過經典信號制備成本，這決定了 QKD系統的測試成本遠遠大于經典通信系統的測試成本。
[0008]當前的QKD系統的測試工具為分散的測試工具，只能對單個設備進行測試，分別測試完成后，組成量子密鑰分發系統后還需要對各個器件進行統一的測試。由于QKD系統的特殊性，分散的測試工具會造成如下后果:
[0009]一是由于忽視了系統中各個關鍵器件之間的相關性對系統運行結果的影響，使其測試過程缺乏系統性，測試結果缺乏系統分析，從而使獲得的測試結論往往具有片面性。
[0010]二是大大增加了重復測試的次數，浪費了時間，大大增加了測試成本。
【發明內容】
[0011]針對上述問題，本發明提出一種QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置，包括量子密鑰分發系統發送方和量子密鑰分發系統接收方，發送方和接收方之間通過光纖連接，其特征在于:發送方和接收方中分別設置有密鑰協商模塊、經典通信接口、量子光學系統、數據顯示與人機交互模塊和數據分析模塊，發送方和接收方中的經典通信接口彼此通過光纖搭建經典信道，發送方和接收方中的量子光學系統彼此通過光纖搭建量子信道，數據顯示與人機交互模塊用于對各關鍵器件的測試參數進行設置，并將測試過程中采集到的測試數據發送到數據分析模塊，以及將數據分析模塊得到的測試結果進行顯示輸出。
[0012]所述各關鍵器件的測試參數至少包括如下的一種或幾種:單光子探測器的有效門寬、暗計數、探測率，誘騙態光源的底寬、半高寬、波長，光模塊的光損耗，及密鑰協商模塊的成碼率、錯誤率和反饋效率。
[0013]本發明的有益效果是:
[0014]1.通過數據顯示與人機交互模塊對測試參數進行設置、實時采集和監控測試數據并顯示輸出測試結果，這降低了測試過程的復雜性，提高了測試效率，便于對測試結果進行分析判斷；
[0015]2.通過數據分析模塊計算分析測試數據，得出各關鍵器件的測試參數之間的相關性，這增加了測試結論的可靠性和可信性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明進行詳細的描述。
[0018]如圖1所示，本發明的QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置，包括量子密鑰分發系統發送方Alice和量子密鑰分發系統接收方Bob，發送方Alice和接收方Bob之間通過光纖連接。發送方Alice中設置有第一密鑰協商模塊、第一經典通信接口、發送方量子光學系統、第一數據顯不與人機交互模塊和第一數據分析模塊；接收方Bob中設置有第二密鑰協商模塊、第二經典通信接口、接收方量子光學系統、第二數據顯示與人機交互模塊和第二數據分析模塊。
[0019]所述第一密鑰協商模塊、第二密鑰協商模塊分別控制發送方量子光學系統、接收方量子光學系統，所述發送方量子光學系統與接收方量子光學系統通過光纖搭建量子信道，發送方Alice和接收方Bob通過量子信道實現量子光學信號的傳輸；所述第一密鑰協商模塊、第二密鑰協商模塊分別通過第一經典通信接口、第二經典通信接口進行雙方的密鑰協商，所述第一經典通信接口與第二經典通信接口通過光纖搭建經典信道，發送方Alice和接收方Bob通過經典信道實現經典網絡數據的傳輸。
[0020]所述第一數據顯不與人機交互模塊分別與第一密鑰協商模塊、發送方量子光學系統和第一數據分析模塊相連，用于對發送方Alice中的各關鍵器件的測試參數進行設置，并將測試過程中采集到的測試數據發送到第一數據分析模塊，以及將第一數據分析模塊得到的測試結果進行顯示輸出。
[0021]所述第二數據顯示與人機交互模塊分別與第二密鑰協商模塊、接收方量子光學系統和第二數據分析模塊相連，用于對接收方Bob中的各關鍵器件的測試參數進行設置，并將測試過程中采集到的測試數據發送到第二數據分析模塊，以及將第二數據分析模塊得到的測試結果進行顯示輸出。
[0022]所述各關鍵器件的測試參數至少包括如下的一種或幾種:單光子探測器的有效門寬、暗計數、探測率，誘騙態光源的底寬、半高寬、波長，光模塊的光損耗，及密鑰協商模塊的成碼率、錯誤率和反饋效率。
[0023]例如，如果要測試單光子探測器的有效門寬，則通過所述第二數據顯示與人機交互模塊對接收方Bob中的單光子探測器設定不同的有效門寬；第二數據顯示與人機交互模塊采集QKD過程中相應的測試數據，如密鑰協商模塊的成碼率、錯誤率和反饋效率等，連同有效門寬的設定值一同發送給第二數據分析模塊:第二數據分析模塊計算分析有效門寬的取值與成碼率等參數的相關性，將測試結果輸出至第二數據顯示與人機交互模塊進行顯
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[0024]需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，在本發明的上述教導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本發明的保護范圍內。
[0025]本領域技術人員應該明白，上面的具體描述只是為了解釋本發明的目的，并非用于限制本發明。本發明的保護范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置，包括量子密鑰分發系統發送方和量子密鑰分發系統接收方，發送方和接收方之間通過光纖連接，其特征在于:發送方和接收方中分別設置有密鑰協商模塊、經典通信接口、量子光學系統、數據顯示與人機交互模塊和數據分析模塊，發送方和接收方中的經典通信接口彼此通過光纖搭建經典信道，發送方和接收方中的量子光學系統彼此通過光纖搭建量子信道，數據顯示與人機交互模塊用于對各關鍵器件的測試參數進行設置，并將測試過程中采集到的測試數據發送到數據分析模塊，以及將數據分析模塊得到的測試結果進行顯示輸出。
2.如權利要求1所述的一種QKD系統中關鍵器件測試驗證裝置，其特征在于，所述各關鍵器件的測試參數至少包括如下的一種或幾種:單光子探測器的有效門寬、暗計數、探測率，誘騙態光源的底寬、半高寬、波長，光模塊的光損耗，及密鑰協商模塊的成碼率、錯誤率和反饋效率。
【文檔編號】H04L9/08GK104518869SQ201310468677
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】不公告發明人 申請人:安徽量子通信技術有限公司