基于相位调制的量子身份认证系统

摘要

一种基于相位调制的量子身份认证系统，包括认证中心和用户端，激光器和衰减器产生的准单光子经50/50分束器后，经第一个光纤臂传输到用户端的光束经用户身份卡、相位调制器后传输到合束器，经第二个光纤臂传输的光束经延时后传输到相位调制器，最终到达合束器。采用两个探测器探测单光子。用户端主控制器根据用户密码控制相位调制器，两个主控制器通过经典信道通信，同步时钟发生器为主控制器提供同步时钟信号，随机数发生器产生注册时需要的随机数，用户资料数据库储存用户身份信息。本发明不需利用BB84协议传输认证密钥，采用相位编码，同时进行量子信号的传输过程与认证过程，直接验证用户资料数据库中的用户信息，提高了认证效率。

主权项

1.一种基于相位调制的量子身份认证系统，由认证中心和用户两部分组成，其特征在于认证中心的光路部分由半导体激光器、衰减器、50/50分束器、延时器、服务端相位调制器、50/50合束器及两个探测器组成，认证中心的控制部分由服务端主控制器、用户资料数据库、随机数发生器组成；用户端的光路部分包括用户身份卡、用户端相位调制器，用户端的控制部分包括用户端主控制器、同步时钟发生器；半导体激光器和衰减器作为量子信号发生器，产生的作为信息载体的准单光子，经50/50分束器后，分别进入M-Z光纤干涉仪的两个光纤臂，第一组光束通过第一个光纤臂传输到用户端，经用户身份卡后，改变光束的相位，经光纤传输到用户端相位调制器，然后经光纤传输到服务端的合束器，第二组光束通过第二个光纤臂传输到认证中心的延时器，经延时后再通过光纤传输到服务端相位调制器，最终到达合束器；第一组光束及经延时器调节的第二组光束的光程相等，两组光束在合束器处产生单光子干涉现象；合束器的两个输出口分别与两个探测器连接，两个探测器的输出分别连接服务端主控制器；用户端主控制器根据用户密码控制用户端相位调制器，服务端主控制器控制服务端相位调制器，服务端主控制器和用户端主控制器与同步时钟发生器相连，并通过经典信道通信，随机数发生器与服务端主控制器相连，为服务端主控制器产生注册时需要的随机数，用户资料数据库为服务端主控制器储存用户身份信息；认证中心在收到用户的注册请求后，服务端主控制器根据由用户输入的密码确定的用户端相位调制器的相位延迟值和随机数发生器产生的随机数，来确定经过第二个光纤臂的单光子脉冲的相位延迟值，并将该相位延迟值及随机数存储在用户资料数据库中；在认证阶段，用户卡改变光束相位，用户输入密码，使用户端相位调制器改变光束相位，服务端主控制器根据存储在用户资料数据库中的相位延迟值来驱动服务端相位调制器，两个光纤臂的脉冲的相位差决定探测器探测到光子的情况，根据探测器探测到的光子情况采集比特串，并与存储在用户资料数据库中的随机数进行比较，从而实现身份认证。