[发明专利]一种防护探测器时移攻击的偏振系统解码装置及方法

说明书

本发明涉及防护探测器时移攻击的偏振系统解码装置及方法。解码装置可以包括分束单元、第一和第二偏振控制单元、偏振分束单元、探测器单元及控制单元。其中，分束单元用于对信号光进行分束。第一和第二偏振控制单元分别连接分束单元的两个输出端，用于对信号光提供偏振控制。偏振分束单元用于对经偏振控制的信号光进行分束。探测器单元中的光探测器用于对信号光进行探测。控制单元随机地改变相同光探测器在系统周期内所能探测的偏振态，从而避免不同光探测器差异造成偏振态探测效率不一致的问题。

技术领域

本发明涉及量子通信领域，更具体地，涉及一种防护探测器时移攻击的偏振系统解码装置及方法。

背景技术

现在大多数的量子密码系统中的同步操作系统都是利用封闭的雪崩二极管，分辨1510nm和1550nm的信息信号和同步信号。单光子探测器只在探测窗口内很短的时间内光子敏感，但在探测窗口外的探测效率几乎为零。在使用BB84协议的量子密钥分发(QKD)系统中，Bob端使用单独的探测器探测比特0和1。但是由于探测器的物理特性差异和电子设备中的缺陷，两个探测器的探测效率不可能精确相同。而两个探测器效率的不匹配会对信息传输的安全性造成影响，如伪态攻击、时移攻击等。

为消除探测器效率不匹配的问题，现有技术中也提出了一些解决方案，例如图1所示。图1的右侧示出了现有技术中的一种量子密钥分发系统的解码结构。如图所示，该解码结构包括Mach-Zehnder干涉仪和两个光电探测器。干涉仪的一个臂上设置有两个相位调制器PM，其中一个相位调制器PM用于提供测量基矢选择(0或π/2的测量基矢)，另一个相位调制器PM则随机地提供诸如0或者π的相位调制，其反映了两个光电探测器的位值分配。在该方案中，通过随机切换两个光电探测器的比特生成使得每一个量子信号能完全消除探测效率不匹配的影响，从而使得两个探测器可得到一个平均的探测效率。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的第一方面公开了一种防护探测器时移攻击的偏振系统解码装置，其可以包括分束单元、第一偏振控制单元、第二偏振控制单元、偏振分束单元、探测器单元及控制单元。

在该解码装置中，所述分束单元被设置成对信号光进行分束。所述第一和第二偏振控制单元分别与所述分束单元的两个输出端形成光学连接，用于对所述信号光提供偏振控制。所述偏振分束单元被设置成对经所述偏振控制单元作用的所述信号光进行分束。所述探测器单元包括一个或多个光探测器，其被设置用于对由所述偏振分束单元输出的所述信号光进行探测。所述控制单元被设置用于随机地改变相同的所述光探测器在系统周期内所能探测的偏振态。

进一步地，本发明的偏振系统解码装置还可以包括随机数发生器，所述随机数发生器被设置用于为所述控制单元提供随机信号。

进一步地，所述分束单元包括分束器，其具有输入端和两个输出端；所述第一偏振控制单元包括第一偏振控制器，其连接所述分束器的一个输出端；所述第二偏振控制单元包括第二偏振控制器，其连接所述分束器的另一个输出端；所述偏振分束单元包括第一偏振分束器和第二偏振分束器，其分别具有输入端和两个输出端；所述探测器单元包括第一光探测器、第二光探测器、第三光探测器和第四光探测器；所述第一偏振分束器在输入端接收经所述第一偏振控制单元作用的所述信号光，且所述两个输出端分别连接所述第一和第二光探测器；所述第二偏振分束器在输入端接收经所述第二偏振控制单元作用的所述信号光，且所述两个输出端分别连接所述第三和第四光探测器。