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KR101979328B1 - Communication apparatus and communication method for free-space quantum key distribution - Google Patents

Communication apparatus and communication method for free-space quantum key distribution Download PDF

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KR101979328B1
KR101979328B1 KR1020160154159A KR20160154159A KR101979328B1 KR 101979328 B1 KR101979328 B1 KR 101979328B1 KR 1020160154159 A KR1020160154159 A KR 1020160154159A KR 20160154159 A KR20160154159 A KR 20160154159A KR 101979328 B1 KR101979328 B1 KR 101979328B1
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quantum signal
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quantum
transmitted
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한상욱
문성욱
김용수
조영욱
이민수
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서, 서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들; 상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하는 제어부; 상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들; 및 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 상이하게 하는 것을 통해 상기 통신 장치와 타통신 장치 간에 송수신되는 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위하여 다른 통신 장치로부터 양자 신호가 전송되는 경우, 상기 다른 통신 장치로부터 전송된 양자 신호가 상기 광 분할기들을 통해 상기 복수의 광원들로 입사되는지 여부를 검출하는 광자 검출기를 포함한다.The present invention relates to a communication apparatus for use in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key, the apparatus comprising: a plurality of light sources for generating a quantum signal having different polarization information; A control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication device among the plurality of light sources; A plurality of optical splitters for passing a quantum signal generated from a specific light source determined by the controller to the other communication device; And when a quantum signal is transmitted from another communication apparatus to obtain polarization information of the quantum signal transmitted and received between the communication apparatus and the other communication apparatus by making the wavelength of the quantum signal generated from each of the plurality of light sources different, And a photon detector for detecting whether a quantum signal transmitted from the other communication apparatus is incident on the plurality of light sources through the light splitters.

Description

무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 장치{COMMUNICATION APPARATUS AND COMMUNICATION METHOD FOR FREE-SPACE QUANTUM KEY DISTRIBUTION}[0001] COMMUNICATION APPARATUS AND COMMUNICATION METHOD FOR FREE-SPACE QUANTUM KEY DISTRIBUTION [0002]

본 발명은 무선 양자 암호 기술 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 양자 암호 키 분배 시스템에서 발생할 수 있는 외부 도청자로부터의 도청(해킹)을 방지하는 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of wireless quantum cryptography and, more particularly, to a communication apparatus for wireless quantum cryptography key distribution that prevents eavesdropping (hacking) from an external eavesdropper that may occur in a wireless quantum cryptography key distribution system. will be.

양자 키 분배(Quantum Key Distribution) 시스템은 두 통신 장치, 즉, 송신 장치(Alice)와 수신 장치(Bob)가 통신 매체로서 광자를 이용하여 양자 암호 키를 분배하는 시스템이다. 이러한 QKD 시스템에서는, 도청자(Eve)가 도청(예컨대, 전송 중인 광자를 태핑)을 시도하는 경우, 하이젠버그(Heisenberg)의 불확정성 원리에 의해 관측된 광자를 관측되기 이전의 양자 상태로 되돌리는 것이 불가능하므로, 수신 장치가 검출하는 수신 데이터의 통계 값에 변화가 생기게 된다. 따라서, 수신 장치는 이 변화를 검출함으로써 도청의 유무를 검출할 수 있다.The quantum key distribution system is a system in which two communication devices, that is, a transmitting device (Alice) and a receiving device (Bob) distribute a quantum cryptographic key using a photon as a communication medium. In such a QKD system, when an eavesdropper (Eve) tries to tap (e.g., tapping a photon in transit), returning the photons observed by Heisenberg's uncertainty principle to a pre-observed quantum state The statistical value of the received data detected by the receiving apparatus changes. Therefore, the receiving apparatus can detect the presence or absence of eavesdropping by detecting this change.

QKD 시스템은 양자 채널(Quantum Channel)을 통하여 송신 장치와 수신 장치간 양자 신호가 송수신되나, 무선 양자 키 분배 시스템은 무선 채널(free space channel)을 통하여 송신 장치와 수신 장치간 양자 신호를 송수신한다. 구체적으로, 무선 양자 키 분배 시스템의 송신 장치는 각각 서로 다른 편광을 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들을 포함하고, 송신장치가 복수의 광원들 중 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 수신장치에 전송하면, 수신장치는 해당 양자 신호의 편광 정보에 따라 양자 신호를 검출한 후 기저(basis) 정보를 교환하여 송신장치와 수신장치가 각자 키를 생성한다. The QKD system transmits and receives quantum signals between a transmitting device and a receiving device through a quantum channel, while a wireless quantum key distribution system transmits and receives quantum signals between a transmitting device and a receiving device through a free space channel. Specifically, the transmitting apparatus of the wireless quantum key distribution system includes a plurality of light sources that generate quantum signals having different polarizations, respectively, and the transmitting apparatus transmits quantum signals generated from a specific one of the plurality of light sources to the receiving apparatus , The receiving apparatus detects the quantum signal according to the polarization information of the quantum signal and then exchanges basis information to generate a key for each of the transmitting apparatus and the receiving apparatus.

미국등록특허 US 6,289,104US registered patent US 6,289,104

본 발명의 목적은, 무선 양자 암호 키 분배 시스템에서, 송신 장치로부터 전송되는 양자 신호의 편광정보를 얻기 위한 도청자의 해킹 공격을 방지하는 통신 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a communication apparatus for preventing a hacking attack of an eavesdropper for obtaining polarization information of a quantum signal transmitted from a transmitting apparatus in a wireless quantum cryptography key distribution system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서, 서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들; 상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하는 제어부; 상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들; 및 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 상이하게 하는 것을 통해 상기 통신 장치와 타통신 장치 간에 송수신되는 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위하여 다른 통신 장치로부터 양자 신호가 전송되는 경우, 상기 다른 통신 장치로부터 전송된 양자 신호가 상기 광 분할기들을 통해 상기 복수의 광원들로 입사되는지 여부를 검출하는 광자 검출기를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a communication apparatus for use in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key, the apparatus comprising: A plurality of light sources; A control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication device among the plurality of light sources; A plurality of optical splitters for passing a quantum signal generated from a specific light source determined by the controller to the other communication device; And when a quantum signal is transmitted from another communication apparatus to obtain polarization information of the quantum signal transmitted and received between the communication apparatus and the other communication apparatus by making the wavelength of the quantum signal generated from each of the plurality of light sources different, And a photon detector for detecting whether a quantum signal transmitted from the other communication apparatus is incident on the plurality of light sources through the light splitters.

바람직하게, 상기 복수의 광원들은 수직, 수평, 대각, 및 역대각에 해당하는 각 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하기 위한 편광자를 구비하는 4개의 광원들에 해당할 수 있다.Preferably, the plurality of light sources may correspond to four light sources having polarizers for generating quantum signals having respective polarization information corresponding to vertical, horizontal, diagonal, and reverse angles.

바람직하게, 상기 광자 검출기는 상기 복수의 광원들 각각에 구비되어 상기 각 광원에 입사되는 양자 신호가 있는지 여부를 모니터링 할 수 있다.Preferably, the photon detector is provided in each of the plurality of light sources to monitor whether or not there is a quantum signal incident on each light source.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 광자 검출기가 광원에 입사되는 양자 신호를 검출하는 경우, 양자 신호를 생성하여 상기 타통신 장치로 송신하는 것을 중단하고, 상기 타통신 장치에 상기 다른 통신 장치의 존재에 대한 정보를 송신할 수 있다.Preferably, when the photon detector detects a quantum signal incident on the light source, the control unit may stop generating the quantum signal and transmit the quantum signal to the other communication apparatus, Can be transmitted.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면은, 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서, 서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들; 상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하는 제어부; 상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들; 및 상기 복수의 광원들로부터 생성되고 상기 복수의 광 분할기들을 통하여 도달한 양자 신호는 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송되도록 하고, 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 상이하게 하는 것을 통해 상기 통신 장치와 타통신 장치 간에 송수신되는 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위하여 다른 통신 장치로부터 양자 신호가 전송되는 경우에는, 상기 복수의 광 분할기들을 통하여 상기 복수의 광원들을 향하는 방향으로 입사되는 상기 다른 통신 장치로부터 전송된 양자 신호를 반사시키는 아이솔레이터를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a communication apparatus for use in a communication system for distributing wireless quantum cryptography keys, the apparatus comprising: A plurality of light sources; A control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication device among the plurality of light sources; A plurality of optical splitters for passing a quantum signal generated from a specific light source determined by the controller to the other communication device; And a quantum signal generated from the plurality of light sources and transmitted through the plurality of optical splitters to be transmitted to the other communication device, and wavelengths of quantum signals generated from the plurality of light sources are made different And a control unit for controlling the plurality of optical splitters in a direction toward the plurality of light sources through the plurality of optical splitters when the quantum signal is transmitted from another communication apparatus to obtain polarization information of the quantum signal transmitted / And an isolator that reflects the quantum signal transmitted from the other communication device.

바람직하게, 상기 복수의 광원들은 수직, 수평, 대각, 및 역대각에 해당하는 각 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하기 위한 편광자를 구비하는 4개의 광원들에 해당할 수 있다.Preferably, the plurality of light sources may correspond to four light sources having polarizers for generating quantum signals having respective polarization information corresponding to vertical, horizontal, diagonal, and reverse angles.

바람직하게, 상기 아이솔레이터는 상기 복수의 광원들로부터 생성된 양자 신호가 타통신 장치로 전송되는 전송단에 구비될 수 있다.Preferably, the isolator may be provided at a transmission end where quantum signals generated from the plurality of light sources are transmitted to another communication device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면은, 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서, 서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들; 상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하고, 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 생성되는 양자 신호는 생성시마다 다른 파장 값을 가지게 되고, 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 상이하게 하는 것을 통해 상기 통신 장치와 타통신 장치 간에 송수신되는 양자 신호의 편광 정보를 다른 통신 장치에 의하여 획득되지 않도록 하고; 및 상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들을 포함한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a communication apparatus for use in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key, the apparatus comprising: A plurality of light sources; And a control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication apparatus among the plurality of light sources and controlling a wavelength of a quantum signal generated from each of the plurality of light sources, The polarization information of the quantum signal transmitted and received between the communication device and the other communication device through different wavelengths of the quantum signals generated from each of the plurality of light sources is transmitted by another communication device Not acquired; And a plurality of optical splitters for passing the quantum signal generated from the specific light source determined by the controller to the other communication device.

바람직하게, 상기 복수의 광원들은 수직, 수평, 대각, 및 역대각에 해당하는 각 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하기 위한 편광자를 구비하는 4개의 광원들에 해당할 수 있다.Preferably, the plurality of light sources may correspond to four light sources having polarizers for generating quantum signals having respective polarization information corresponding to vertical, horizontal, diagonal, and reverse angles.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 복수의 광원들 각각의 온도를 제어하여 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 조절할 수 있다.Preferably, the controller controls the temperature of each of the plurality of light sources to adjust the wavelength of the quantum signal generated from each of the plurality of light sources.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 송신장치로부터 수신장치로 전송되는 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위한 도청자의 해킹 공격을 방지하여 높은 수준의 보안성을 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a hacking attack of an eavesdropper for acquiring polarization information of a quantum signal transmitted from a transmitting apparatus to a receiving apparatus, thereby maintaining a high level of security.

도 1은 본 발명에 따른 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 통신 시스템에서 발생할 수 있는 도청자의 공격 방법을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.
1 is a configuration diagram illustrating a communication system for wireless quantum cryptography key distribution according to the present invention.
2 is a block diagram illustrating an attack method of an eavesdropper that can occur in the communication system of FIG.
3 is a configuration diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. &Quot; and / or " include each and every combination of one or more of the mentioned items.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.

또한, 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, Unless the order is described, it may happen differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명에 따른 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram illustrating a communication system for wireless quantum cryptography key distribution according to the present invention.

도 1을 참조하면, 통신 시스템은 송신 장치(이른바, Alice)인 제1 통신 장치(100) 및 수신 장치(이른바, Bob)인 제2 통신 장치(200)를 포함하고, 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200)는 무선 채널로 연결되어 있다. 1, the communication system includes a first communication device 100 which is a transmitting device (so-called Alice) and a second communication device 200 which is a receiving device (so-called Bob), and the first communication device 100 And the second communication device 200 are connected via a wireless channel.

바람직하게, 제1 통신 장치(100)는 제1 광원(111), 제2 광원(112), 제3 광원(113), 및 제4 광원(114), 제1 광 분할기(121), 제2 광 분할기(122), 및 제3 광 분할기(123)를 포함할 수 있다. 여기에서, 복수의 광원들(111 내지 114)은 각각 편광자(polarizer)(검은색 직사각형으로 도시된 구성)를 통하여 수직(Vertical; V), 수평(Horizontal; H), 대각(Diagonal; D), 및 역대각(Anti-Diagonal; A)의 편광을 가지는 광자 신호(이하, 양자 신호라고 함)를 생성하고, 예를 들어, 제1 광원(111)은 그 앞에 수직으로 된 편광자를 위치시켜 제1 광원(111)으로부터 생성된 양자 신호가 수직인 편광을 가지도록 할 수 있다. 또한, 생성된 양자 신호는 제1 광 분할기(121) 또는 제2 광 분할기(122)를 통과한 후, 제3 광 분할기(123)를 통하여 제2 통신 장치(200)로 전송된다. Preferably, the first communication device 100 includes a first light source 111, a second light source 112, a third light source 113, and a fourth light source 114, a first light splitter 121, A light splitter 122, and a third light splitter 123. [ Here, the plurality of light sources 111 to 114 may be vertically (V), horizontally (H), diagonal (D), or diagonal through a polarizer (a structure shown by a black rectangle) (Hereinafter, referred to as a quantum signal) having a polarization of anti-diagonal (A), for example, the first light source 111 positions a polarizer perpendicular to the first polarizer, And the quantum signal generated from the light source 111 can have vertical polarization. The generated quantum signal is transmitted to the second communication device 200 through the third optical splitter 123 after passing through the first optical splitter 121 or the second optical splitter 122.

바람직하게, 제2 통신 장치(200)는 광 분할기(Beam Splitter; BS)(212), 제1 편광 빔 분할기(Polarization Beam Splitter; PBS) (211), 제2 편광 빔 분할기(213), 편광 제어기(Polarization Controller; PC)(221 및 222), 및 복수의 광 검출기들(Avalanche photon diode; APD)(231 내지 234)을 포함한다. 여기에서, 광 분할기(212)는 제1 통신 장치(100)로부터 수신한 양자 신호를 2개의 경로로 분리하고, 복수의 편광 빔 분할기들(211 및 213)은 광 분할기(212)를 통하여 분리된 양자 신호의 편광에 따라 양자 신호의 이동 경로를 결정하여 해당 양자 신호가 검출될 광 검출기로 이동되도록 하고, 편광 제어기(221 및 222)는 양자 신호의 변경된 편광을 보정한다. 즉, 양자 신호의 편광은 제1 통신 장치(100)로부터 무선 채널을 통하여 제2 통신 장치(200)로 송신되는 과정에서 외부 환경적 요인에 의하여 변경될 수 있고, 편광 제어기(221 및 222)는 이와 같이 송신 과정에서 변경된 양자 신호의 편광을 보정한다. 복수의 광 검출기들(231 내지 234)은 각각 수직(H), 수평(V), 대각(D), 역대각(A)에 해당하는 편광을 가지는 양자 신호를 검출할 수 있다. 또한, 제2 통신 장치(200)는 양자 신호를 검출한 각 광 검출기의 정보를 편광 정보(H, V, D, A)에 대응시켜 저장 및 관리할 수 있다.Preferably, the second communication device 200 includes a beam splitter (BS) 212, a first polarized beam splitter (PBS) 211, a second polarized beam splitter 213, (PC) 221 and 222, and a plurality of photodetectors (APDs) 231 to 234. The plurality of photodetectors (APD) Here, the optical splitter 212 separates the quantum signal received from the first communication device 100 into two paths, and the plurality of polarization beam splitters 211 and 213 are separated by the optical splitter 212 The movement path of the quantum signal is determined according to the polarization of the quantum signal so that the quantum signal is moved to the photodetector to be detected, and the polarization controllers 221 and 222 correct the changed polarization of the quantum signal. That is, the polarization of the quantum signal can be changed by an external environmental factor in the process of being transmitted from the first communication device 100 to the second communication device 200 through the wireless channel, and the polarization controllers 221 and 222 Thus, the polarization of the quantum signal changed in the transmission process is corrected. The plurality of photodetectors 231 to 234 can detect a quantum signal having polarized light corresponding to vertical (H), horizontal (V), diagonal (D), and reverse (A) directions, respectively. Further, the second communication device 200 can store and manage the information of each photodetector that detects the quantum signal, in association with the polarization information (H, V, D, A).

이하에서는, 도 1을 참조하여, 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템이 양자 암호 키를 분배하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, a process of distributing a quantum cryptographic key by a communication system for wireless quantum cryptography key distribution will be described.

제1 통신 장치(100)는 복수의 광원들(111 내지 114) 중 임의의 광원을 하나 선택하고, 해당 광원으로부터 양자 신호를 생성한다. 보다 구체적으로, 제1 통신 장치(100)의 제어부는 V, H, D, 및 A에 해당하는 4개의 편광 중 제2 통신 장치(200)로 전송하고자 하는 편광을 생성할 수 있는 편광자가 구비된 특정 광원을 동작시키고, 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호는 그 앞에 구비된 편광자를 통하여 특정 편광을 가지게 된다. 즉, D에 해당하는 편광을 제2 통신 장치(200)로 전송하고자 하면, 제어부는 제3 광원(113)을 동작시키고, 제3 광원(113)으로부터 생성된 양자 신호는 그 앞에 구비된 편광자를 통하여 D에 해당하는 편광을 가지게 된다. 여기에서, 제어부는 제1 통신 장치(100)의 각 구성의 동작을 제어하는 제1 통신 장치(100)의 메인 프로세서일 수 있고, 또는 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200)에 연결되어, 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200)의 동작을 제어하며 암호 키 분배의 프로토콜을 수행하고, 도청자에 의한 도청을 모니터링하는 메인 서버(또는 컴퓨터)의 프로세서일 수 있다.The first communication apparatus 100 selects one of the light sources 111 to 114 and generates a quantum signal from the light source. More specifically, the control unit of the first communication device 100 is provided with a polarizer capable of generating polarized light to be transmitted to the second communication device 200 among the four polarized lights corresponding to V, H, D, and A A specific light source is operated, and a quantum signal generated from a specific light source has a specific polarization through a polarizer provided in front of the specific light source. That is, when it is desired to transmit the polarized light corresponding to D to the second communication device 200, the control unit operates the third light source 113, and the quantum signal generated from the third light source 113 transmits the polarizer So that the polarized light corresponding to D is obtained. Here, the control unit may be the main processor of the first communication device 100 that controls the operation of each configuration of the first communication device 100, or the first communication device 100 and the second communication device 200, (Or a computer) that controls the operations of the first and second communication devices 100 and 200, performs a protocol of cryptographic key distribution, and monitors eavesdropping by an eavesdropper .

특정 광원에 의하여 생성된 양자 신호는 제1 광 분할기(121) 또는 제2 광 분할기(122)를 통하여 제3 광 분할기(123)에 전달되고, 양자 신호는 제3 광 분할기(123)를 통과한 후 무선 채널을 통하여 제2 통신 장치(200)로 전송된다. 즉, 제1 내지 제3 광 분할기(121 내지 123)에 의하여 합쳐진 양자 신호는 하나의 무선 채널을 통하여 제2 통신 장치(200)로 전송된다.The quantum signal generated by the specific light source is transmitted to the third optical splitter 123 through the first optical splitter 121 or the second optical splitter 122 and the quantum signal is transmitted through the third optical splitter 123 And then transmitted to the second communication device 200 through the wireless channel. That is, the quantum signals combined by the first through third optical splitters 121 through 123 are transmitted to the second communication device 200 through one wireless channel.

다음으로, 제2 통신 장치(200)는 제1 통신 장치(100)로부터 전송된 양자 신호의 편광 정보에 따라 복수의 광 검출기들(231 내지 234) 중 특정 검출기로 해당 양자 신호를 검출한다. 바람직하게, 제1 통신 장치(100)에서 제1 내지 제4 광원(111 내지 114) 중 특정 광원이 동작됨에 따라, 특정 편광을 가지는 양자 신호는 제2 통신 장치(200)로 전송되고, 양자 신호의 편광에 따라 제2 통신 장치(200)의 복수의 광 검출기들(231 내지 234) 중 어느 하나의 광 검출기에서 양자 신호의 검출이 발생하면, 제2 통신 장치(200)의 제어부는 양자 신호를 검출한 광 검출기를 기초로 제1 통신 장치(100)로부터 전송된 양자 신호가 어떠한 편광 정보를 가지고 있는지를 판단할 수 있다. 여기에서, 제어부는 제2 통신 장치(200)의 각 구성의 동작을 제어하는 제2 통신 장치(100)의 메인 프로세서일 수 있고, 또는 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200)에 연결되어, 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200)의 동작을 제어하며 암호 키 분배의 프로토콜을 수행하는 메인 서버(또는 컴퓨터)의 프로세서일 수 있다.이후, 통신 시스템은 검출 결과에 기초하여, 미리 정의된 암호 키 분배 프로토콜(예컨대, BB84: Bennett Brassard 84)을 수행함으로써, 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200) 사이에 양자 암호 키가 공유될 수 있게 한다.Next, the second communication device 200 detects the quantum signal to a specific one of the plurality of photodetectors 231 to 234 according to the polarization information of the quantum signal transmitted from the first communication device 100. [ Preferably, as a specific one of the first to fourth light sources 111 to 114 is operated in the first communication device 100, a quantum signal having a specific polarization is transmitted to the second communication device 200, When the detection of the quantum signal occurs in any one of the plurality of photodetectors 231 to 234 of the second communication device 200 according to the polarization of the second communication device 200, Based on the detected photodetector, it is possible to determine what polarization information the quantum signal transmitted from the first communication apparatus 100 has. Here, the control unit may be the main processor of the second communication device 100 that controls the operation of each configuration of the second communication device 200, or the first communication device 100 and the second communication device 200, (Or a computer) that is connected to the first communication device 100 and controls the operation of the first communication device 100 and the second communication device 200 and performs the protocol of encryption key distribution. Based on the result, a quantum cryptographic key can be shared between the first communication device 100 and the second communication device 200 by performing a predefined cryptographic key distribution protocol (e.g., BB84: Bennett Brassard 84) do.

보다 구체적으로, 제1 통신 장치(100)가 특정 광원에서 생성되어 특정 편광을 가지는 양자 신호를 제2 통신 장치(200)에 전송하고, 제2 통신 장치(200)가 해당 양자 신호의 편광에 따라 특정 광 검출기를 통하여 양자 신호를 검출하면, 제1 통신 장치(100)와 제2 통신 장치(200) 간에는 어떠한 기저(basis)가 사용되었는지 여부만이 공유된다. 여기에서, 수직(H)과 수평(V)에 해당하는 편광은 수직 기저에 해당하고, 대각(D)과 역대각(A)에 해당하는 편광은 수평 기저에 해당한다. 따라서, 제1 통신 장치(100)는 제2 통신 장치(200)에 전송한 양자 신호의 편광 정보와 기저 정보를 이용하여 키를 생성하고, 제2 통신 장치(200)는 기저 정보와 양자 신호를 검출한 광 검출기의 정보를 이용하여 키를 생성한다.More specifically, the first communication device 100 transmits a quantum signal generated from a specific light source and having a specific polarization to the second communication device 200, and the second communication device 200 transmits a quantum signal having a specific polarization to the second communication device 200 according to the polarization of the quantum signal. When a quantum signal is detected through a specific photodetector, only what basis is used is shared between the first communication device 100 and the second communication device 200. Here, the polarized light corresponding to the vertical (H) and horizontal (V) corresponds to the vertical basis, and the polarized light corresponding to the diagonal (D) and reverse (A) corresponds to the horizontal basis. Accordingly, the first communication device 100 generates a key using the polarization information and the base information of the quantum signal transmitted to the second communication device 200, and the second communication device 200 generates the key using the base information and the quantum signal And generates the key using the information of the detected photodetector.

이 과정에서, 외부의 통신 장치, 즉, 도청자는 일반적으로 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 알 수 없어, 제1 통신 장치(100)와 제2 통신 장치(200) 사이의 키 정보를 예측할 수 없다. In this process, the external communication device, that is, the eavesdropper can not generally know the polarization information of the quantum signal generated in the first communication device 100, so that the first communication device 100 and the second communication device 200, Can not be predicted.

도 2는 도 1의 통신 시스템에서 발생할 수 있는 도청자의 공격 방법을 나타내는 구성도이다.2 is a block diagram illustrating an attack method of an eavesdropper that can occur in the communication system of FIG.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 알 수 없는 한, 제1 통신 장치(100)와 제2 통신 장치(200)간에 송수신되는 정보를 외부에서 도청하는 것은 불가능하나 이하에서 설명되는 방법에 의하면, 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 획득하는 것이 가능하게 되어, 제1 통신 장치(100)와 제2 통신 장치(200)간에 송수신되는 정보의 유출이 가능해질 수 있다. As described with reference to Fig. 1, as long as the polarization information of the quantum signal generated by the first communication device 100 can not be known, the information communicated between the first communication device 100 and the second communication device 200 Although it is impossible to eavesdrop on the outside, according to the method described below, it becomes possible to acquire the polarization information of the quantum signal generated in the first communication device 100, so that the first communication device 100 and the second communication device The information transmitted / received between the base station 200 and the base station 200 can be released.

도 2를 참조하면, 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에서 외부의 통신 장치(300, 이하, “제3 통신 장치”라고 함)는 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200) 사이에 위치되고, 제3 통신 장치(300)는 제1 통신 장치(100)에서 생성되어 제2 통신 장치(200)로 전송되는 양자 신호를 그 사이에서 렌즈와 같은 디바이스를 이용하여 낚아 채고, 낚아챈 양자 신호의 편광 정보를 획득한 다음, 해당 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하여 제2 통신 장치(200)로 전송한다. 2, an external communication device 300 (hereinafter referred to as a "third communication device") in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key includes a first communication device 100 and a second communication device 200, And the third communication device 300 can grasp the quantum signal generated in the first communication device 100 and transmitted to the second communication device 200 using a device such as a lens therebetween, And generates a quantum signal having the corresponding polarization information, and transmits the generated quantum signal to the second communication device 200.

바람직하게, 제3 통신 장치(300)는 광원(310), 파장 분할기(320), 편광 빔 분할기(330), 및 제1 내지 제4 광원들(341 내지 344)을 포함한다. 이하에서는, 제3 통신 장치(300)가 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광을 알아내기 위한 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. 또한, 제3 통신 장치(300)가 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 알아낸 다음 제2 통신 장치(200)로 양자 신호를 전송하는 구성은, 도 1을 참조하여 설명된 제1 통신 장치(100)와 제2 통신 장치(200)간의 양자 신호 전송 방법과 동일하므로 여기에서는 해당 설명을 생략하고, 제2 통신 장치(200)의 구성은 도 1에 도시된 제2 통신 장치(200)의 구성과 동일하므로 그 설명을 생략한다.Preferably, the third communication device 300 includes a light source 310, a wavelength divider 320, a polarization beam splitter 330, and first to fourth light sources 341 to 344. Hereinafter, a method for identifying the polarization of the quantum signal generated by the first communication device 100 by the third communication device 300 will be described in detail. The configuration in which the third communication device 300 finds the polarization information of the quantum signal generated in the first communication device 100 and then transmits the quantum signal to the second communication device 200 will now be described with reference to FIG. The description of the second communication device 200 is the same as that of the quantum signal transmission method between the first communication device 100 and the second communication device 200, The configuration of the communication device 200 is the same as that of the communication device 200, and a description thereof will be omitted.

우선, 제1 통신 장치(100)에 구비된 복수의 광원들(111 내지 114)은 그 각각에서 생성된 양자 신호의 파장이 항상 동일하게 유지되고, 양자 신호의 파장은 복수의 광원들(111 내지 114)의 온도 변화에 의존하므로, 제1 통신 장치(100)는 복수의 광원들(111 내지 114)의 온도를 동일하게 유지하는 것을 통하여 그 각각에서 생성된 양자 신호의 파장을 동일하게 유지하는 것으로 가정한다. First, the plurality of light sources 111 to 114 provided in the first communication apparatus 100 are always kept at the same wavelengths of the quantum signals generated therefrom, and the wavelengths of the quantum signals are transmitted to the plurality of light sources 111 to 114 The first communication apparatus 100 maintains the same temperature of the plurality of light sources 111 to 114 and keeps the wavelength of the quantum signal generated in each of them uniformly I suppose.

즉, 복수의 광원들(111 내지 114) 각각의 온도가 상이하여 그 각각에서 생성된 양자 신호의 파장이 다르다면, 제3 통신 장치(300)는 양자 신호의 파장을 기초로 양자 신호의 편광을 예측할 수 있게 된다. 따라서, 제3 통신 장치(300)는 제1 통신 장치(100)의 복수의 광원들(111 내지 114) 각각의 온도를 변화시키는 것을 통하여 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 예측할 수 있게 된다.That is, if the temperature of each of the plurality of light sources 111 to 114 is different and the wavelength of the quantum signal generated in each of the plurality of light sources 111 to 114 is different, the third communication apparatus 300 may measure the polarization of the quantum signal based on the wavelength of the quantum signal Predictable. Therefore, the third communication device 300 can change the temperature of each of the plurality of light sources 111 to 114 of the first communication device 100, thereby changing the polarization information of the quantum signal generated in the first communication device 100 . ≪ / RTI >

먼저, 제1 통신 장치(100)의 복수의 광원들(111 내지 114) 각각의 온도를 변화시키기 위하여, 제3 통신 장치(300)의 광원(310)은 특정 편광을 가지는 강한 레이저 펄스를 제1 통신 장치(100)에 전송한다. 제3 통신 장치(300)로부터 전송된 레이저 펄스는 제1 통신 장치(100)의 제3 광 분할기(123)를 통과하고 제1 광 분할기(121) 또는 제2 광 분할기(122)를 통과하여 복수의 광원들(111 내지 114) 각각에 도달한다. 여기에서, 복수의 광원들(111 내지 114) 각각에 도달한 레이저 펄스는, 레이저 펄스 자체의 편광 정보 및 복수의 광원들(111 내지 114) 각각의 편광 정보에 따라, 복수의 광원들(111 내지 114) 각각에 통과되는 양이 상이해 진다. 복수의 광원들(111 내지 114)은 그 각각을 통과한 레이저 펄스의 양에 따라 온도 변화에 차이가 생긴다. First, in order to change the temperature of each of the plurality of light sources 111 to 114 of the first communication device 100, the light source 310 of the third communication device 300 transmits a strong laser pulse having a specific polarization to the first To the communication device (100). The laser pulse transmitted from the third communication device 300 passes through the third optical splitter 123 of the first communication device 100 and passes through the first optical splitter 121 or the second optical splitter 122 To reach the light sources 111 to 114, respectively. Here, the laser pulse reaching each of the plurality of light sources 111 to 114 is divided into a plurality of light sources 111 to 114 in accordance with the polarization information of the laser pulse itself and the polarization information of each of the plurality of light sources 111 to 114 114, respectively. The plurality of light sources 111 to 114 have different temperature changes depending on the amounts of laser pulses passing through the light sources 111 to 114, respectively.

예를 들어, 제3 통신 장치(330)의 광원(310)이 수직(H) 편광을 가지는 레이저 펄스를 제1 통신 장치(100)에 전송한 경우, 제1 통신 장치(100)의 제1 광원(111)은 수직 편광을 통과시킬 수 있으므로 수직 편광을 가지는 레이저 펄스를 100% 통과시키고, 제2 광원(112)은 수평 편광을 통과시킬 수 있으므로 수직 편광을 가지는 레이저 펄스를 0% 통과시키고, 제3 광원(113)은 대각 편광을 통과시킬 수 있으므로 수직 편광을 가지는 레이저 펄스를 50% 통과시키고, 제4 광원(114)은 역대각 편광을 통과시킬 수 있으므로 수직 편광을 가지는 레이저 펄스를 50% 통과시킨다. 따라서, 레이저 펄스를 100% 통과시킨 제1 광원(111)이 가장 높은 온도를 가지게 되고, 제3 및 제4 광원들(113 및 114)이 그 다음으로 높은 온도를 가지게 되며, 제2 광원(112)은 레이저 펄스를 전혀 통과시키기 않았으므로 온도가 변화하지 않게 된다. For example, when the light source 310 of the third communication device 330 transmits a laser pulse having vertical (H) polarization to the first communication device 100, the first light source 310 of the first communication device 100 The second light source 112 can pass the horizontal polarized light so that the laser light having the vertical polarized light is allowed to pass through 0% Since the three light sources 113 can pass the diagonal polarized light through 50% of the laser pulse having the vertically polarized light and the fourth light source 114 can pass the backward polarized light, it passes the laser pulse having the vertical polarized light 50% . Accordingly, the first light source 111 having passed the laser pulse 100% has the highest temperature, the third and fourth light sources 113 and 114 have the next highest temperature, and the second light source 112 ) Does not pass the laser pulse at all and therefore the temperature does not change.

이와 같은 복수의 광원들(111 내지 114) 각각의 온도의 변화에 따라, 복수의 광원들(111 내지 114)은 각각 서로 다른 파장을 가지는 양자 신호를 생성하게 된다. 예를 들어, 제1 광원(111)은 온도가 가장 높으므로 782nm 파장을 가지는 양자 신호를 생성하고, 제2 광원(112)은 온도의 변화가 없으므로 780nm 파장을 가지는 양자 신호를 생성하고, 제3 및 4 광원(113 및 114)은 레이저 펄스를 50%만 통과시켰으므로 781nm 파장을 가지는 양자 신호를 생성할 수 있다.According to the temperature change of each of the plurality of light sources 111 to 114, the plurality of light sources 111 to 114 generate quantum signals having different wavelengths. For example, the first light source 111 generates a quantum signal having a wavelength of 782 nm because the temperature is the highest, and the second light source 112 generates a quantum signal having a wavelength of 780 nm because there is no temperature change, And the four light sources 113 and 114 pass only 50% of the laser pulses, and thus can generate a quantum signal having a wavelength of 781 nm.

제1 통신 장치(100)로부터 생성된 양자 신호는 제3 통신 장치(300)로 전송된 후, 파장 분할기(320)로 파장에 따라 분할된다. 그 다음, 제3 통신 장치(300)는 제1 통신 장치(100)에서 전송된 양자 신호의 파장을 기초로 편광 정보를 예측할 수 있으므로, 파장에 따라 분할된 양자 신호를 편광 정보에 따라 그에 맞는 각 광원에 제공한다. 여기에서, 제3 및 제4 광원(113 및 114)으로부터 생성된 양자 신호는 동일한 파장을 가지므로, 파장 분할기(320)로 제3 및 제4 광원(113 및 114)로부터 생성된 양자 신호를 분리한 후, 편광 빔 분할기(330)를 이용하여 편광에 따라, 즉, 대각 편광인지 또는 역대각 편광인지에 따라 양자 신호가 각각의 광원으로 제공되도록 한다. 바람직하게, 제3 광원(113)에서 생성되어 대각 편광을 가지는 양자 신호는 편광 빔 분할기(330)를 통과하지 못하고 반사되고, 제4 광원(114)에서 생성되어 역대각 편광을 가지는 양자 신호는 편광 빔 분할기(330)를 통과할 수 있으므로, 각 양자 신호가 가지는 편광 정보의 구분이 가능하게 된다.The quantum signal generated from the first communication device 100 is transmitted to the third communication device 300 and then divided into wavelengths by the wavelength divider 320. Then, the third communication device 300 can predict the polarization information based on the wavelength of the quantum signal transmitted from the first communication device 100, so that the quantum signal divided according to the wavelength is divided into the angular To the light source. Here, since the quantum signals generated from the third and fourth light sources 113 and 114 have the same wavelength, the quantum signals generated from the third and fourth light sources 113 and 114 are separated by the wavelength divider 320 The polarized beam splitter 330 is used to provide a quantum signal to each light source according to the polarization, that is, whether it is a diagonal polarization or a backward polarization. The quantum signal generated by the third light source 113 and having the diagonal polarization is reflected without being transmitted through the polarization beam splitter 330 and the quantum signal generated by the fourth light source 114, It can pass through the beam splitter 330, so that the polarization information of each quantum signal can be distinguished.

이후, 제3 통신 장치(300)는 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 획득한 후, 제2 통신 장치(100)에 양자 신호를 전송한다. 즉, 제3 통신 장치(300)는 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보에 따라, 제1 내지 제4 광원들(341 내지 344) 중 어느 하나의 광원으로부터 양자 신호를 생성하여 제2 통신 장치(200)에 전송하고, 이를 통하여 제3 통신 장치(300)는 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200) 사이에서 도청을 시도할 수 있다.After that, the third communication device 300 acquires the polarization information of the quantum signal generated by the first communication device 100, and then transmits the quantum signal to the second communication device 100. [ That is, the third communication device 300 generates a quantum signal from any one of the first to fourth light sources 341 to 344 in accordance with the polarization information of the quantum signal generated in the first communication device 100 To the second communication device 200 through which the third communication device 300 can attempt to intercept the first communication device 100 and the second communication device 200. [

따라서, 제3 통신 장치(300)가 특정 편광을 가지는 레이저 펄스를 제1 통신 장치(100)에 전송하면, 편광에 따라 복수의 광원들(111 내지 114) 각각에 통과되는 레이저 펄스의 양이 달라지고, 이에 따라 복수의 광원들(111 내지 114)의 온도 차이가 발생하게 된다. 즉, 제3 통신 장치(300)는 이와 같은 복수의 광원들(111 내지 114)의 온도 변화에 따른 파장의 변화 특성을 이용하여 제1 통신 장치(100)로부터 생성된 양자 신호의 편광을 예측할 수 있게 된다. Therefore, when the third communication apparatus 300 transmits a laser pulse having a specific polarization to the first communication apparatus 100, the amount of laser pulses passing through each of the plurality of light sources 111 to 114 is different according to the polarization, The temperature difference of the plurality of light sources 111 to 114 is generated. That is, the third communication apparatus 300 can predict the polarization of the quantum signal generated from the first communication apparatus 100 by using the characteristic of the wavelength change according to the temperature change of the plurality of light sources 111 to 114 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.3 is a configuration diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 도 2에서 설명한 제3 통신 장치(300)에 의하여 수행될 수 있는 도청 방법을 방지하기 위한 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템으로서, 제1 통신 장치(100)는 제1 광원(111), 제2 광원(112), 제3 광원(113), 제4 광원(114), 제1 광 분할기(121), 제2 광 분할기(122), 제3 광 분할기(123), 복수의 서큘레이터들(Circulator; C), 복수의 광자 검출기들(131 내지 134), 및 제어부(도면에 도시하지 않음)를 포함한다. 여기에서, 복수의 서큘레이터들(C)은 신호가 통과하는 포트를 분리해주는 장치로서, 복수의 광원들(111 내지 114)에서 생성된 양자 신호는 서큘레이터(C)를 통하여 광 분할기들의 방향으로 이동하고, 제3 통신 장치(300)의 광원(310)에서 생성된 레이저 펄스는 서큘레이터(C)를 통하여 검출기들의 방향으로 이동할 수 있다. 제2 통신 장치(200)의 구성은 도 1에 도시된 제2 통신 장치(200)의 구성과 동일하다. 도 3의 통신 시스템에서 수행되는 양자 암호 키를 분배하는 과정은 도 1을 참조하여 설명한 양자 암호 키를 분배하는 과정과 동일하거나 유사하므로, 도 1 내지 2에서 설명한 부분과 동일하거나 유사한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 도 3의 통신 시스템에서 수행되는 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위한 도청자의 공격을 방어하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.Referring to FIG. 3, a communication system for wireless quantum cryptography key distribution for preventing an eavesdropping method that can be performed by the third communication device 300 illustrated in FIG. 2, includes a first communication device 100, The second light source 112, the third light source 113, the fourth light source 114, the first light splitter 121, the second light splitter 122, the third light splitter 123, A plurality of circulators C, a plurality of photon detectors 131 to 134, and a control unit (not shown). Here, the plurality of circulators C are devices for separating the ports through which the signals pass. The quantum signals generated by the plurality of light sources 111 to 114 are transmitted through the circulator C in the direction of the light splitters And the laser pulses generated in the light source 310 of the third communication device 300 can move in the direction of the detectors through the circulator C. [ The configuration of the second communication device 200 is the same as that of the second communication device 200 shown in Fig. The process of distributing the quantum cryptography key performed in the communication system of FIG. 3 is the same as or similar to the process of distributing the quantum cryptography key described with reference to FIG. 1, and therefore, detailed description of the same or similar parts as those described in FIGS. The description is omitted. Hereinafter, a process of defending an eavesdropper's attack for acquiring polarization information of a quantum signal generated in the first communication apparatus 100 performed in the communication system of FIG. 3 will be described.

제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200) 간에 수행되는 양자 암호 키를 분배하는 과정과 무관하게, 제1 통신 장치(100)의 복수의 광자 검출기들(131 내지 134)은 복수의 광 분할기들(121 내지 123)을 통하여 복수의 광원들(111 내지 114)의 방향으로 입사되는 양자 신호를 검출한다. 바람직하게, 광자 검출기는 서큘레이터(C)와 함께 복수의 광원들(111 내지 114) 각각에 구비되고, 각 광원의 방향으로 입사되는 양자 신호가 있는 경우에 해당 양자 신호는 서큘레이터(C)를 통하여 광자 검출기로 이동하며, 이를 통하여 광자 검출기는 각 광원에 입사되는 양자 신호가 있는지 여부를 실시간으로 모니터링할 수 있다. Irrespective of the process of distributing the quantum cryptographic keys performed between the first communication device 100 and the second communication device 200, the plurality of photon detectors 131-134 of the first communication device 100 may comprise a plurality of And detects a quantum signal incident in the direction of the plurality of light sources 111 to 114 through the light dividers 121 to 123. Preferably, the photon detector is provided in each of the plurality of light sources 111 to 114 together with the circulator C, and when there is a quantum signal incident in the direction of each light source, the quantum signal is transmitted to the circulator C The photon detector can monitor in real time whether there is a quantum signal incident on each light source.

바람직하게, 제3 통신 시스템(300)의 광원(310)이 특정 편광을 가지는 강한 레이저 펄스를 제1 통신 장치(100)에 전송하여 제1 통신 장치(100)의 복수의 광원들(111 내지 114)로 입사되는 경우, 제1 통신 장치(100)의 복수의 광원들(111 내지 114) 각각에 구비된 복수의 광자 검출기들(131 내지 134)은 복수의 광원들(111 내지 114)에 입사되는 레이저 펄스를 검출하고, 제1 통신 장치(100)는 즉시 제2 통신 장치(200)에 양자 신호를 전송하는 것을 중단하고, 제2 통신 장치(200)에 제3 통신 장치(도청자)의 존재에 대한 정보를 전송한다. 즉, 복수의 광 검출기(131 내지 134) 중 어느 하나의 광 검출기를 통하여 레이저 펄스가 검출되면 제1 통신 장치(100)와 제2 통신 장치(200)간의 양자 키 분배는 즉시 중단되고, 제3 통신 장치(도청자)가 존재하게 되지 않을 때까지 양자 키를 분배의 중단은 유지된다.Preferably, the light source 310 of the third communication system 300 transmits a strong laser pulse having a specific polarization to the first communication device 100 so that the plurality of light sources 111 to 114 A plurality of photon detectors 131 to 134 provided in each of the plurality of light sources 111 to 114 of the first communication apparatus 100 is incident on the plurality of light sources 111 to 114 The first communication device 100 immediately stops transmitting the quantum signal to the second communication device 200 and the second communication device 200 detects the presence of the third communication device (eavesdropper) And the like. That is, when a laser pulse is detected through any one of the photodetectors 131 to 134, the quantum key distribution between the first communication device 100 and the second communication device 200 is immediately stopped, The interruption of distribution of the quantum key is maintained until a communication device (eavesdropper) is not present.

즉, 도 3에 도시된 통신 시스템은 도청자의 제3 통신 시스템으로부터 생성된 레이저 펄스가 제1 통신 장치(100)로 전송된 후, 복수의 광원들(111 내지 114) 각각을 통과하는지 여부를 검출하는 방식으로, 도청자에 의한 복수의 광원들(111 내지 114)의 온도 변화가 발생하는지 여부를 모니터링 하는 방식에 해당한다.That is, the communication system shown in Fig. 3 detects whether or not the laser pulse generated from the eavesdropper's third communication system is transmitted to the first communication apparatus 100, and then passes through each of the plurality of light sources 111 to 114 And monitors whether or not a temperature change of a plurality of light sources 111 to 114 by the eavesdropper occurs.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.4 is a configuration diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 도 2에서 설명한 제3 통신 장치(300)에 의하여 수행될 수 있는 도청 방법을 방지하기 위한 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템으로서, 제1 통신 장치(100)는 제1 광원(111), 제2 광원(112), 제3 광원(113), 제4 광원(114), 제1 광 분할기(121), 제2 광 분할기(122), 제3 광 분할기(123), 아이솔레이터(140), 및 제어부(도면에 도시하지 않음)를 포함한다. 제2 통신 장치(200)의 구성은 도 1에 도시된 제2 통신 장치(200)의 구성과 동일하다. 도 4의 통신 시스템에서 수행되는 양자 암호 키를 분배하는 과정은 도 1을 참조하여 설명한 양자 암호 키를 분배하는 과정과 동일하거나 유사하므로, 도 1 내지 2에서 설명한 부분과 동일하거나 유사한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 도 4의 통신 시스템에서 수행되는 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위한 도청자의 공격을 방어하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.Referring to FIG. 4, a communication system for wireless quantum cryptography key distribution for preventing an eavesdropping method that can be performed by the third communication apparatus 300 described in FIG. 2, the first communication apparatus 100 includes a first The second light source 112, the third light source 113, the fourth light source 114, the first light splitter 121, the second light splitter 122, the third light splitter 123, An isolator 140, and a control unit (not shown in the figure). The configuration of the second communication device 200 is the same as that of the second communication device 200 shown in Fig. The process of distributing the quantum cryptography key performed in the communication system of FIG. 4 is the same as or similar to the process of distributing the quantum cryptography key described with reference to FIG. 1, and therefore, a detailed description of the same or similar parts The description is omitted. Hereinafter, a process of defending an eavesdropper's attack for acquiring polarization information of a quantum signal generated in the first communication apparatus 100 performed in the communication system of FIG. 4 will be described.

바람직하게, 아이솔레이터(140)는 한쪽 방향으로만 신호를 전달하는 기능을 하는 구성으로서, 제1 통신 장치(100)의 복수의 광원들(111 내지 114)에서 생성되어 복수의 광 분할기들(121 내지 123)을 통과하여 제2 통신 장치(200)로 전송되는 방향의 신호는 통과시키고, 그 역방향, 즉, 제1 통신 장치(100)로 전송되어 복수의 광 분할기들(121 내지 123) 및 복수의 광원들(111 내지 114)을 향하는 방향으로 입사되는 신호는 통과시키지 않고 반사시킬 수 있다. 즉, 제1 통신 장치(100)의 복수의 광원들(111 내지 114) 중 어느 하나의 광원으로부터 생성되어 복수의 광 분할기들(121 내지 123)을 통과하여 제2 통신 장치(200)로 전송되는 신호는 제1 통신 장치(100)의 전송단에서 아이솔레이터(140)를 통과하여 제2 통신 장치(200)로 전송된다. Preferably, the isolator 140 is configured to transmit signals only in one direction, and is generated by the plurality of light sources 111 to 114 of the first communication apparatus 100, 123 to the second communication device 200 and transmits the signal in the opposite direction to the first communication device 100 through the plurality of optical dividers 121 to 123 and the plurality of A signal incident in the direction toward the light sources 111 to 114 can be reflected without passing through. That is, the light is generated from any one of the plurality of light sources 111 to 114 of the first communication device 100 and is transmitted to the second communication device 200 through the plurality of light dividers 121 to 123 The signal is transmitted from the transmitting end of the first communication device 100 to the second communication device 200 through the isolator 140.

바람직하게, 제1 통신 장치(100) 및 제2 통신 장치(200) 간에 수행되는 양자 암호 키를 분배하는 과정과 무관하게, 제1 통신 장치(100)의 아이솔레이터(140)는 제1 통신 장치(100)로 전송되어 복수의 광 분할기들(121 내지 123)을 통하여 복수의 광원들(111 내지 114)을 향하는 방향으로 입사되는 양자 신호가 있는 경우, 제1 통신 장치(100)의 전송단에서 해당 신호를 반사시킨다. Preferably, regardless of the process of distributing the quantum cryptographic keys performed between the first communication device 100 and the second communication device 200, the isolator 140 of the first communication device 100 may communicate with the first communication device 100 100 and the quantum signal is incident on the plurality of light sources 111 to 114 through the plurality of light splitters 121 to 123, And reflects the signal.

즉, 도 4에 도시된 통신 시스템은 제3 통신 시스템(300)의 광원(310)이 강한 레이저 펄스를 생성하여 제1 통신 장치(100)에 전송하는 경우, 제1 통신 장치(100)의 전송단에 구비된 아이솔레이터(140)에 의하여 해당 레이저 펄스가 제1 통신 장치(100)로 수신되지 못하게 제1 통신 장치(100)의 전송단에서 해당 레이저 펄스를 반사시키는 방식에 해당한다. 즉, 제3 통신 시스템(300)에서 전송된 레이저 펄스는 복수의 광원들(111 내지 114)에 까지 도달하지 못하여 온도 변화가 발생하지 않는다. 4, when the light source 310 of the third communication system 300 generates and transmits a strong laser pulse to the first communication device 100, the transmission of the first communication device 100 And corresponds to a method of reflecting the laser pulse at the transmission end of the first communication device 100 so that the laser pulse can not be received by the first communication device 100 by the isolator 140 provided at the first communication device 100. [ That is, the laser pulse transmitted from the third communication system 300 does not reach the plurality of light sources 111 to 114, so that no temperature change occurs.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 구성도이다.5 is a configuration diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 도 2에서 설명한 제3 통신 장치(300)에 의하여 수행될 수 있는 도청 방법을 방지하기 위한 무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템으로서, 제1 통신 장치(100)는 1 광원(111), 제2 광원(112), 제3 광원(113), 및 제4 광원(114), 제1 광 분할기(121), 제2 광 분할기(122), 제3 광 분할기(123), 및 제어부(도면에 도시하지 않음)를 포함한다. 제2 통신 장치(200)의 구성은 도 1에 도시된 제2 통신 장치(200)의 구성과 동일하다. 도 5의 통신 시스템에서 수행되는 양자 암호 키를 분배하는 과정은 도 1을 참조하여 설명한 양자 암호 키를 분배하는 과정과 동일하거나 유사하므로, 도 1 내지 2에서 설명한 부분과 동일하거나 유사한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 도 5의 통신 시스템에서 수행되는 제1 통신 장치(100)에서 생성된 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위한 도청자의 공격을 방어하는 과정에 대하여 설명하도록 한다.Referring to FIG. 5, a communication system for wireless quantum cryptography key distribution for preventing an eavesdropping method that can be performed by the third communication apparatus 300 illustrated in FIG. 2 includes a first communication device 100, A first light splitter 111, a second light source 112, a third light source 113 and a fourth light source 114, a first light splitter 121, a second light splitter 122, a third light splitter 123, And a control unit (not shown in the figure). The configuration of the second communication device 200 is the same as that of the second communication device 200 shown in Fig. Since the process of distributing the quantum cryptography key performed in the communication system of FIG. 5 is the same as or similar to the process of distributing the quantum cryptography key described with reference to FIG. 1, detailed description of the same or similar parts as those described in FIGS. The description is omitted. Hereinafter, a process of defending an attack by an eavesdropper for acquiring polarization information of a quantum signal generated in the first communication apparatus 100 performed in the communication system of FIG. 5 will be described.

바람직하게, 제1 통신 장치(100)의 제어부는 복수의 광원들(111 내지 114) 중 제2 통신 장치(200)로 전송되는 양자 신호를 생성할 특정 광원을 선택할 수 있고, 특정 광원에서 생성되는 파장을 제어할 수 있다. 여기에서, 특정 광원을 선택하는 기능과 파장을 제어하는 기능은 각각 분리될 수 있고, 파장을 제어하는 기능은 별도의 파장 제어부를 통하여 수행될 수도 있다. 이하에서는, 파장 제어부를 통하여 특정 광원에서 생성되는 양자 신호의 파장이 제어되는 경우를 기초로 설명한다.Preferably, the control unit of the first communication device 100 can select a particular light source to generate the quantum signal transmitted to the second communication device 200 of the plurality of light sources 111 to 114, The wavelength can be controlled. Here, the function of selecting a specific light source and the function of controlling the wavelength may be separated, and the function of controlling the wavelength may be performed through a separate wavelength controller. Hereinafter, the case where the wavelength of the quantum signal generated in the specific light source is controlled through the wavelength controller will be described.

제1 통신 시스템(100)의 제어부는 서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들(111 내지 114) 중, 제2 통신 장치(200)로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하고, 특정 광원이 결정되면, 파장 제어부는 특정 광원으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 제어한다. 또는, 파장 제어부는 각 광원으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 랜덤으로 변화시킨 상태를 유지할 수 있고, 이 상태에서 제어부를 통하여 특정 광원이 선택될 수 있다. 여기에서, 양자 신호의 파장을 랜덤으로 변화시키는 방법은 이하에서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다양한 방식이 적용될 수 있다.The control unit of the first communication system 100 selects a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to the second communication device 200 out of the plurality of light sources 111 to 114 that generate quantum signals having different polarization information When a specific light source is determined, the wavelength control unit controls the wavelength of the quantum signal generated from the specific light source. Alternatively, the wavelength controller can maintain a state in which the wavelength of the quantum signal generated from each light source is randomly changed, and in this state, a specific light source can be selected through the control unit. Here, the method of changing the wavelength of the quantum signal at random is not limited to the embodiment described below, and various methods can be applied.

일 실시예에서, 파장 제어부는 특정 광원의 온도를 제어하는 것을 통하여 양자 신호의 파장을 조절할 수 있다. 즉, 제1 통신 시스템(100)에서 생성되는 양자 신호는 동일한 파장을 가지는 것이 아니라, 생성시부터 서로 다른 파장을 가지도록 하는 것이다. 즉, 제3 통신 장치(300)가 제1 통신 장치(100)로 레이저 펄스를 전송하여 복수의 광원들(111 내지 114)의 온도를 변화시킨 후 각 광원에서 생성되는 양자 신호의 파장을 변경시키더라도, 원래의 복수의 광원들(111 내지 114)로부터 생성되는 양자 신호 자체의 파장도 서로 상이하므로, 제3 통신 장치(300)가 파장의 변화에 따라 편광 정보를 예측하는 것을 어렵게 하는 것이다.In one embodiment, the wavelength controller may adjust the wavelength of the quantum signal by controlling the temperature of the particular light source. That is, the quantum signals generated in the first communication system 100 do not have the same wavelength but have different wavelengths from generation. That is, the third communication device 300 transmits laser pulses to the first communication device 100 to change the temperature of the plurality of light sources 111 to 114, and then changes the wavelength of the quantum signal generated in each light source Even if the wavelengths of the quantum signals themselves generated from the original plurality of light sources 111 to 114 are different from each other, it is difficult for the third communication apparatus 300 to predict the polarization information according to the change in wavelength.

즉, 도 5에 도시된 통신 시스템은 처음부터 파장이 서로 다른 양자 신호가 생성되므로, 도청자의 제3 통신 시스템(300)으로부터 생성된 레이저 펄스가 제1 통신 장치(100)로 전송되더라도, 파장의 변화를 예측할 수 없어, 도청자가 편광 정보를 획득하지 못하도록 하는 방식이다. In other words, since the communication system shown in FIG. 5 generates a quantum signal having a different wavelength from the beginning, even if the laser pulse generated from the third communication system 300 of the eavesdropper is transmitted to the first communication apparatus 100, It is a way to prevent eavesdroppers from acquiring polarization information because the change can not be predicted.

이와 같은, 무선 양자 암호 키 분배 시스템을 위한 통신 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.Such a communication method for a wireless quantum cryptography key distribution system may be implemented in an application or may be implemented in the form of program instructions that may be executed through various computer components and recorded on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions that are recorded on a computer-readable recording medium may be those that are specially designed and constructed for the present invention and are known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing in accordance with the present invention, and vice versa.

또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위 에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

또한, 본 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수 있다.In this specification, both the invention and the method invention are explained, and the description of both inventions can be supplemented as necessary.

100: 제1 통신 장치
111: 제1 광원 112: 제2 광원
113: 제3 광원 114: 제4 광원
121: 제1 광 분할기 122: 제2 광 분할기
123: 제3 광 분할기 131, 132, 133, 134: 검출기
140: 아이솔레이터 150: 파장 제어부
200: 제2 통신 장치
211: 제1 편광 빔 분할기 212: 광 분할기
213: 제2 편광 빔 분할기 221, 222: 편광 제어기
231: 제1 광 검출기 232: 제2 광 검출기
233: 제3 광 검출기 234: 제4 광 검출기
300: 제3 통신 장치
310: 광원 320: 파장 분할기
341: 제1 광원 342: 제2 광원
343: 제3 광원 344: 제4 광원
100: first communication device
111: first light source 112: second light source
113: third light source 114: fourth light source
121: first optical splitter 122: second optical splitter
123: third optical splitter 131, 132, 133, 134: detector
140: Isolator 150: Wavelength controller
200: second communication device
211: first polarization beam splitter 212:
213: Second polarized beam splitter 221, 222: Polarization controller
231: first photodetector 232: second photodetector
233: third photodetector 234: fourth photodetector
300: third communication device
310: light source 320: wavelength splitter
341: first light source 342: second light source
343: third light source 344: fourth light source

Claims (10)

무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서,
서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들;
상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하는 제어부;
상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들; 및
도청을 시도하는 외부 통신장치에 의해 양자 신호가 입사되면 편광에 따라 상기 복수의 광원들 각각에 통과되는 광량이 달라지고 이에 따라 변화되는 파장의 특성을 이용하여 양자 신호의 편광 정보를 획득하는 방식으로 도청하는 것을 방지하기 위한 것으로, 외부 통신 장치로부터 전송된 양자 신호가 상기 광 분할기들을 통해 상기 복수의 광원들로 입사되는지 여부를 검출하기 위해, 상기 복수의 광원들 각각에 광자 검출기들이 구비되도록 하여, 상기 외부 통신장치로부터 상기 각 광원에 입사되는 양자 신호가 있는지 여부를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
A communication device connected to another communication device via a wireless channel, the communication device being used in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key,
A plurality of light sources for generating quantum signals having different polarization information;
A control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication device among the plurality of light sources;
A plurality of optical splitters for passing a quantum signal generated from a specific light source determined by the controller to the other communication device; And
When a quantum signal is input by an external communication device attempting to intercept, the amount of light passing through each of the plurality of light sources varies according to polarization, and polarization information of the quantum signal is obtained using the characteristic of the wavelength Wherein the photon detectors are provided in each of the plurality of light sources so as to detect whether a quantum signal transmitted from an external communication apparatus is incident on the plurality of light sources through the light splitters, And monitors whether or not there is a quantum signal incident on each of the light sources from the external communication apparatus.
제1항에 있어서, 상기 복수의 광원들은
수직, 수평, 대각, 및 역대각에 해당하는 각 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하기 위한 편광자를 구비하는 4개의 광원들에 해당하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the plurality of light sources
And a polarizer for generating a quantum signal having respective polarization information corresponding to vertical, horizontal, diagonal, and reverse angles, respectively.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 광자 검출기가 상기 외부 통신장치로부터 광원에 입사되는 양자 신호를 검출하는 경우, 양자 신호를 생성하여 상기 타통신 장치로 송신하는 것을 중단하고, 상기 타통신 장치에 상기 외부 통신 장치의 존재에 대한 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
The apparatus of claim 1,
When the photon detector detects a quantum signal incident on the light source from the external communication device, generates a quantum signal and stops transmitting the quantum signal to the other communication device, and informs the other communication device of information To the communication device.
무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서,
서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들;
상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하는 제어부;
상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들; 및
상기 복수의 광원들로부터 생성되고 상기 복수의 광 분할기들을 통하여 도달한 양자 신호는 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송되도록 하고, 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 상이하게 하는 것을 통해 상기 통신 장치와 타통신 장치 간에 송수신되는 양자 신호의 편광 정보를 획득하기 위하여 외부 통신 장치로부터 양자 신호가 전송되어 도청을 시도하는 경우에는, 상기 복수의 광 분할기들을 통하여 상기 복수의 광원들을 향하는 방향으로 입사되는 상기 외부 통신 장치로부터 전송된 양자 신호를 반사시키는 아이솔레이터를 포함하는 통신 장치.
A communication device connected to another communication device via a wireless channel, the communication device being used in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key,
A plurality of light sources for generating quantum signals having different polarization information;
A control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication device among the plurality of light sources;
A plurality of optical splitters for passing a quantum signal generated from a specific light source determined by the controller to the other communication device; And
A quantum signal generated from the plurality of light sources and transmitted through the plurality of optical splitters is transmitted to the other communication device, and a wavelength of a quantum signal generated from each of the plurality of light sources is made different When a quantum signal is transmitted from an external communication device to acquire polarization information of a quantum signal transmitted and received between the communication device and another communication device and attempts to intercept it, And an isolator that reflects the quantum signal transmitted from the external communication device.
제5항에 있어서, 상기 복수의 광원들은
수직, 수평, 대각, 및 역대각에 해당하는 각 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하기 위한 편광자를 구비하는 4개의 광원들에 해당하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the plurality of light sources
And a polarizer for generating a quantum signal having respective polarization information corresponding to vertical, horizontal, diagonal, and reverse angles, respectively.
제5항에 있어서, 상기 아이솔레이터는
상기 복수의 광원들로부터 생성된 양자 신호가 타통신 장치로 전송되는 전송단에 구비되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the isolator
And a quantum signal generated from the plurality of light sources is provided to a transmission terminal through which the quantum signal is transmitted to another communication apparatus.
무선 양자 암호 키 분배를 위한 통신 시스템에 이용되는, 타통신 장치와 무선 채널로 연결된 통신 장치에 있어서,
서로 다른 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하는 복수의 광원들;
상기 복수의 광원들 중, 타통신 장치로 전송될 양자 신호를 생성할 특정 광원을 결정하고, 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 제어하는 제어부; 및
상기 제어부에 의하여 결정된 특정 광원으로부터 생성된 양자 신호를 통과시켜 상기 타통신 장치로 전송하기 위한 복수의 광 분할기들을 포함하되,
도청을 시도하는 외부 통신장치에 의해 양자 신호가 입사되면 편광에 따라 상기 복수의 광원들 각각에 통과되는 광량이 달라지고 이에 따라 변화되는 파장의 특성을 이용하여 양자 신호의 편광 정보를 획득하는 방식으로 도청하는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 제어부는 양자 신호 생성시마다 다른 파장 값을 랜덤하게 가지게 제어하여 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 상이하게 함으로써, 외부 통신장치로부터의 양자신호가 입사되어 파장의 특성을 이용하더라도 파장의 변화를 예측할 수 없어 도청자가 편광정보를 획득하지 못하게 하는 통신 장치.
A communication device connected to another communication device via a wireless channel, the communication device being used in a communication system for distributing a wireless quantum cryptographic key,
A plurality of light sources for generating quantum signals having different polarization information;
A control unit for determining a specific light source to generate a quantum signal to be transmitted to another communication apparatus among the plurality of light sources and controlling a wavelength of a quantum signal generated from each of the plurality of light sources; And
And a plurality of optical splitters for passing a quantum signal generated from the specific light source determined by the controller to the other communication device,
When a quantum signal is input by an external communication device attempting to intercept, the amount of light passing through each of the plurality of light sources varies according to polarization, and polarization information of the quantum signal is obtained using the characteristic of the wavelength The control unit controls the other wavelength values to be random at the time of generation of the quantum signal so that the quantum signal from the external communication apparatus is different from the quantum signal generated from each of the plurality of light sources The wavelength change can not be predicted even when the wavelength characteristic of the incident light is utilized, thereby preventing the eavesdropper from acquiring the polarization information.
제8항에 있어서, 상기 복수의 광원들은
수직, 수평, 대각, 및 역대각에 해당하는 각 편광 정보를 가지는 양자 신호를 생성하기 위한 편광자를 구비하는 4개의 광원들에 해당하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
9. The apparatus of claim 8, wherein the plurality of light sources
And a polarizer for generating a quantum signal having respective polarization information corresponding to vertical, horizontal, diagonal, and reverse angles, respectively.
제8항에 있어서, 상기 제어부는
상기 복수의 광원들 각각의 온도를 제어하여 상기 복수의 광원들 각각으로부터 생성되는 양자 신호의 파장을 조절하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
9. The apparatus of claim 8, wherein the control unit
Wherein the wavelength of the quantum signal generated from each of the plurality of light sources is controlled by controlling the temperature of each of the plurality of light sources.
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