RU2840355C1

RU2840355C1 - Method and device for quantum key distribution with control of quantum channel parameters

Info

Publication number: RU2840355C1
Application number: RU2024117861A
Authority: RU
Inventors: Андрей Андреевич Карманов
Original assignee: ООО НТП "Криптософт"
Filing date: 2024-06-27
Publication date: 2025-05-21

Abstract

FIELD: quantum cryptography.

SUBSTANCE: device has a module for measuring the length of an optical fibre, which includes a first FWDM filter, a second optical circulator, a second radiation source, a device for detecting optical pulses, a second FWDM filter and a first mirror. Polarization controller output is connected by fibre to FWDM filter pass output, which output com is made with possibility of connection to external fibre communication line, in its turn output ref of FWDM filter is connected in port II of second optical circulator, to port I of which a radiation source is connected at a wavelength different from the FWDM filter, optical pulse recorder is connected to port III. FWDM filter pass output is connected to the input of the third fibre beam splitter, a fibre mirror is connected to the ref output, and the com output is configured to be connected to an external fibre communication line.

EFFECT: providing control of the length of a fibre-optic communication line between spatially remote modules of a quantum key distribution device and high rate of generating and distributing a secret key in conditions of variable length of the fibre-optic communication line.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области квантовой криптографии, а именно, к устройствам квантового распределения ключей, а более конкретно к волоконно-оптическим системам с контролем параметров квантового канала.The invention relates to the field of quantum cryptography, namely, to quantum key distribution devices, and more specifically to fiber-optic systems with control of quantum channel parameters.

Квантовая криптография позволяет двум пользователям, изначально не имеющим какого-либо общего секрета, договориться о случайном ключе, который будет не известен третьему липу, осуществляющему несанкционированный доступ к их коммуникациям. Во время квантового распределения ключей (КРК) существует два основных метода выработки случайного ключа: 1) ключ может быть закодирован на основе заданного набора неортогональных квантовых состояний одиночных фотонов; 2) ключ является результатом измерения распределенных между пользователями несепарабельных состояний. Известным практическим недостатком первого метода является невозможность использования в устройствах КРК строго однофотонных источников, которые все еще находятся на этапе лабораторных исследований. Указанный практический недостаток порождает необходимость применения в однопроходных и двухпроходных системах КРК квазиоднофотонных источников, например, сильно ослабленного лазерного излучения. Двухпроходные системы КРК обладают рядом существенных преимуществ в сравнении с однопроходными, в частности они являются более стабильными, т.к. в данном случае отсутствует необходимость балансировки двух пространственно удаленных интерферометров (один из которых располагается на передающей, а второй на приемной). Любой из известных методов балансировки интерферометров требует временных затрат, что уменьшает фактическую скорость выработки ключа. В свою очередь, двухпроходные системы КРК не лишены собственных недостатков, одним из которых является существенная сложность выработки и распределения ключей в случае неизвестной длины линии связи между приемником и передатчиком (между двумя пользователями). Передаваемые по квантовому каналу (волоконно-оптической линии связи) на прямом проходе оптические импульсы испытывают рассеяние, в результате чего порождаются паразитные отраженные сигналы, а также дополнительные оптические шумы. При автоматизированной выработке и распределении ключей указанные сигналы могут быть ошибочно интерпретированы как информационные квантовые состояния, передаваемые в устройстве КРК на обратном проходе. Для решения указанной проблемы зачастую предлагается использовать оптическую линии задержки на приемной стороне, а также применять стробирующий режим работы однофотонных детекторов. Однако указанные подходы эффективны только лишь при известной длине волоконно-оптической линии связи и порождают необходимость ручной настройки параметров квантового канала, что нецелесообразно при построении расширяемых квантовых коммуникационных сетей. Также использование квазиоднофотонных источников в устройствах КРК вместо строго однофотонных открывает для третьего лица (злоумышленника) дополнительные возможности по получению информации о вырабатываемом и распределяемом ключе. В частности, из-за оптических потерь в волоконно-оптической линии связи возможно эффективное осуществление USD-атаки, в отсутствии контроля параметров квантового канала [TangY.L. etal.Source attack of decoy-state quantum key distribution using phase information // Physical Review A. 2013. V. 2. P. 022308].Quantum cryptography allows two users, initially without any shared secret, to agree on a random key that is unknown to a third party who gains unauthorized access to their communications. There are two main methods for generating a random key in quantum key distribution (QKD): 1) the key can be encoded based on a given set of non-orthogonal quantum states of single photons; 2) the key is the result of measuring non-separable states distributed between the users. A known practical drawback of the first method is the impossibility of using strictly single-photon sources in QKD devices, which are still at the stage of laboratory research. This practical drawback necessitates the use of quasi-single-photon sources, such as strongly attenuated laser radiation, in single-pass and two-pass QKD systems. Two-pass QKD systems have a number of significant advantages over single-pass ones, in particular, they are more stable, since In this case, there is no need to balance two spatially remote interferometers (one of which is located at the transmitter, and the other at the receiver). Any of the known methods of interferometer balancing requires time, which reduces the actual key generation rate. In turn, two-pass QKD systems are not without their own disadvantages, one of which is the significant complexity of key generation and distribution in the case of an unknown length of the communication line between the receiver and the transmitter (between two users). Optical pulses transmitted over a quantum channel (fiber-optic communication line) undergo scattering on the forward pass, resulting in parasitic reflected signals and additional optical noise. With automated key generation and distribution, these signals can be erroneously interpreted as information quantum states transmitted in the QKD device on the return pass. To solve this problem, it is often proposed to use an optical delay line on the receiving side, as well as to apply the strobe mode of operation of single-photon detectors. However, these approaches are effective only with a known length of the fiber-optic communication line and necessitate manual adjustment of the quantum channel parameters, which is impractical when constructing expandable quantum communication networks. Also, the use of quasi-single-photon sources in QKD devices instead of strictly single-photon ones opens up additional opportunities for a third party (an intruder) to obtain information about the key being generated and distributed. In particular, due to optical losses in the fiber-optic communication line, it is possible to effectively implement a USD attack in the absence of control over the quantum channel parameters [Tang Y. L. et al. Source attack of decoy-state quantum key distribution using phase information // Physical Review A. 2013. V. 2. P. 022308].

Рассмотрим ряд известных решений аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным способом признаков.Let us consider a number of known solutions of a similar purpose, characterized by a set of features similar to the declared method.

Известен способ и устройство для квантового распределения ключа по подвесному волокну [Патент РФ № 2771775 «Способ и устройство для квантового распределения ключа по подвесному волокну» // Бюл. №14 от 12.05.2022 (Заявка 2021114393 от 21.05.2021)]. Согласно данному решению устройство для квантового распределения ключа (КРК) содержит соединенные квантовым каналом передачи данных блоки передатчика с поляризационным кодированием фотонов и приемника. Блок передатчика содержит основной блок кодирования, выполненный с возможностью формирования фотонов с заданными состояниями поляризации и дополнительный модуль кодирования, получающий фотоны от основного блока кодирования и выполняющий прямое преобразование фотонов из поляризационных мод в пространственные. Также блок передатчика содержит аттенюатор, выполненный с возможностью ослабления пространственных мод до однофотонного уровня для их передачи по квантовому каналу в блок приемника в виде квантовых сигналов. Блок приемника содержит основной модуль обратного кодирования, выполненный с возможностью измерения состояния поляризации принятых однофотонных импульсов; дополнительный модуль обратного кодирования, обеспечивающий обратное преобразование пространственных мод фотонов, получаемых по квантовому каналу от аттенюатора, в поляризационные.A method and device for quantum key distribution over a suspended fiber are known [RU Patent No. 2771775 "Method and Device for Quantum Key Distribution over a Suspended Fiber" // Bulletin No. 14 of 12.05.2022 (Application 2021114393 of 21.05.2021)]. According to this solution, the device for quantum key distribution (KD) contains transmitter units with polarization encoding of photons and a receiver connected by a quantum data transmission channel. The transmitter unit contains a main encoding unit configured to generate photons with given polarization states and an additional encoding module that receives photons from the main encoding unit and performs direct conversion of photons from polarization modes to spatial ones. The transmitter unit also contains an attenuator, designed with the possibility of weakening spatial modes to a single-photon level for their transmission via a quantum channel to the receiver unit in the form of quantum signals. The receiver unit contains a main inverse coding module, designed with the possibility of measuring the polarization state of the received single-photon pulses; an additional inverse coding module, providing the inverse transformation of spatial modes of photons received via a quantum channel from the attenuator into polarization modes.

Недостатком такого способа является отсутствие возможности контроля параметра квантового канала, а также необходимость компенсации поляризационных искажений квантовых состояний, передаваемых по квантовому каналу за счет преобразования фотонов из поляризационных мод в пространственные. Для преобразования фотонов требуются вспомогательные оптические компоненты (в составе дополнительного модуля кодирования), что приводит к дополнительным оптическим потерям и уменьшает предельную дальность передачи квантовых состояний.The disadvantage of this method is the lack of control over the quantum channel parameter, as well as the need to compensate for polarization distortions of quantum states transmitted via the quantum channel by converting photons from polarization modes to spatial ones. To convert photons, auxiliary optical components are required (as part of an additional coding module), which leads to additional optical losses and reduces the maximum transmission range of quantum states.

Предложен способ квантового распределения ключа, техническим результатом которого является повышение скорости передачи квантовой информации [Патент РФ № 2789538 «Способ квантового распределения ключа» // Бюл. № 4 от 06.02.2023 (Заявка № 2022117622 от 29.06.2022)]. Данный способ включает передачу оптических сигналов ключа в виде единичных фотонов с соответствующими выбранному протоколу i базисными состояниями поляризации от отправителя к получателю по волоконно-оптическому каналу и двусторонний обмен информацией по открытому каналу. Причем согласно указанному способу по волоконно-оптическому каналу оптические сигналы передают с модулированием исходящих состояний поляризации на стороне отправителя и их поляризационным детектированием путем измерения входящих состояний поляризации на стороне получателя, а открытый канал используют для корректировки искажений оптических сигналов в волоконно-оптическом канале. Способ отличается тем, что предварительно по волоконно-оптическому каналу от отправителя к получателю передают два тестовых оптических сигнала с модулированием поляризационных состояний, соответствующих неортогональным векторам Джонса. Затем измеряют векторы Джонса тестовых оптических сигналов на выходе волоконно-оптического канала, по модулируемым на стороне отправителя и измеренным на стороне получателя векторам Джонса тестовых оптических сигналов вычисляют матрицу Джонса волоконно-оптического канала. После чего на основании указанной матрицы корректируют искажения сигналов в волоконно-оптическом канале.A method for quantum key distribution is proposed, the technical result of which is an increase in the transmission rate of quantum information [Patent of the Russian Federation No. 2789538 "Method of Quantum Key Distribution" // Bulletin No. 4 dated 06.02.2023 (Application No. 2022117622 dated 29.06.2022)]. This method includes the transmission of optical key signals in the form of single photons with the basic polarization states corresponding to the selected protocol i from the sender to the recipient via a fiber-optic channel and two-way information exchange via an open channel. Moreover, according to the specified method, optical signals are transmitted via a fiber-optic channel with modulation of the outgoing polarization states on the sender's side and their polarization detection by measuring the incoming polarization states on the recipient's side, and the open channel is used to correct distortions of optical signals in the fiber-optic channel. The method is distinguished by the fact that two test optical signals with modulation of polarization states corresponding to non-orthogonal Jones vectors are transmitted preliminary via a fiber-optic channel from the sender to the receiver. Then the Jones vectors of the test optical signals are measured at the output of the fiber-optic channel, and the Jones matrix of the fiber-optic channel is calculated based on the Jones vectors of the test optical signals modulated on the sender side and measured on the receiver side. After which, based on the said matrix, the signal distortions in the fiber-optic channel are corrected.

Недостаток такого способа заключается в необходимости использования тестовых оптических сигналов для периодической коррекции искажения передаваемых по квантовому каналу квантовых состояний, что уменьшает скорость выработки ключа. Уменьшение скорости, в том числе, происходит за счет необходимости многократного измерения матрицы Джона волоконного канала, причем в моменты времени передачи тестовых оптических сигналов передача квантовых состояний прекращается.The disadvantage of this method is the need to use test optical signals for periodic correction of distortion of quantum states transmitted via the quantum channel, which reduces the key generation speed. The speed reduction occurs, among other things, due to the need for multiple measurements of the John matrix of the fiber channel, and at the moments of transmission of test optical signals, the transmission of quantum states stops.

Из уровня техники известно устройство мультиплексирования/ демультиплексирования классических и квантовых сигналов [Патент РФ № 2800234 «Устройство мультиплексирования/демультиплексирования классических и квантовых сигналов» // Бюл. № 20 от 19.07.2023 (Заявка № 2022114694 от 31.05.2022)]. Согласно предлагаемому решению, устройство содержит блок передатчика и приемника, соединенные оптоволокном. При этом блок передатчика содержит: устройство формирования квантовых сигналов; мультиплексор плотного спектрального уплотнения сигналов (DWDM), связанный с устройством формирования квантовых сигналов и получающий на вход классические сигналы и сигнал синхронизации, формируемый устройством формирования квантовых сигналов; блок фильтрации шумов квантовых сигналов, связанный с устройством формирования квантовых сигналов; мультиплексор спектрального уплотнения сигналов (WDM), получающий на вход квантовые сигналы от блока фильтрации и сигналы, мультиплексированные DWDM мультиплексором. Блок приемника содержит: WDM демультиплексор, принимающий на вход сигналы от блока передатчика и выполняющий их разделение на квантовые, классические сигналы и сигнал синхронизации; блок фильтрации шумов квантовых сигналов, принимающий на вход квантовые сигналы от WDM демультиплексора. Также блок приемника содержит DWDM мультиплексор, получающий на вход классические сигналы и сигнал синхронизации от WDM демультиплексора и передающий классические сигналы на устройство приема квантовых сигналов, получающее отфильтрованные квантовые сигналы и сигнал синхронизации от DWDM демультиплексора.A device for multiplexing/demultiplexing classical and quantum signals is known from the prior art [RU Patent No. 2800234 "Device for Multiplexing/Demultiplexing Classical and Quantum Signals" // Bulletin No. 20 dated 19.07.2023 (Application No. 2022114694 dated 31.05.2022)]. According to the proposed solution, the device comprises a transmitter and a receiver unit connected by optical fiber. In this case, the transmitter unit comprises: a quantum signal generation device; a dense wavelength division multiplexer (DWDM) connected to the quantum signal generation device and receiving classical signals and a synchronization signal generated by the quantum signal generation device at the input; a quantum signal noise filtering unit connected to the quantum signal generation device; a wavelength division multiplexer (WDM) that receives quantum signals from the filtering unit and signals multiplexed by the DWDM multiplexer at the input. The receiver unit contains: a WDM demultiplexer that receives signals from the transmitter unit at the input and separates them into quantum, classical signals and a synchronization signal; a quantum signal noise filtering unit that receives quantum signals from the WDM demultiplexer at the input. The receiver unit also contains a DWDM multiplexer that receives classical signals and a synchronization signal from the WDM demultiplexer at the input and transmits classical signals to a quantum signal receiving device that receives filtered quantum signals and a synchronization signal from the DWDM demultiplexer.

Недостатком такого способа является невозможность компенсации поляризационных искажений квантовых состояний, передаваемых по квантовому каналу. Кроме того, дополнительные оптические компоненты, используемые для фильтрации квантовых сигналов от шума, вносят дополнительные оптические потери, что уменьшает предельную дальность передачи квантовых состояний.The disadvantage of this method is the impossibility of compensating for polarization distortions of quantum states transmitted via a quantum channel. In addition, additional optical components used to filter quantum signals from noise introduce additional optical losses, which reduces the maximum transmission range of quantum states.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство квантовой криптографии [Патент РФ № 2622985 «Устройство квантовой криптографии (варианты)» // Бюл. №18 от 21.06.2017 (Заявка № 2015152768 от 09.12.2015)]. Устройство квантовой криптографии включает источник излучения, первый волоконный светоделитель, волоконный интерферометр, второй волоконный светоделитель, первый фазовый модулятор, третий волоконный светоделитель, детектор, аттенюатор, второй фазовый модулятор, волоконное зеркало, однофотонный детектор. При этом выход источника излучения волоконно соединен с одним входом первого волоконного светоделителя, а к его другому входу волоконно подключен однофотонный детектор. Выходы первого волоконного светоделителя подключены к входам волоконного интерферометра, выходы которого соединены с входами второго волоконного светоделителя, один из выходов второго волоконного светоделителя подключен ко входу первого фазового модулятора, выход которого выполнен с возможностью волоконного подключения к внешней волоконной линии связи. Вход третьего волоконного светоделителя также выполнен с возможностью подключения к внешней волоконной линии связи, один выход третьего волоконного светоделителя подключен к детектору, а другой выход подключен ко входу аттенюатора, отличающегося тем, что дополнительно включает линию задержки и поляризационный фильтр, причем вход линии задержки соединен с выходом аттенюатора, выход линии задержки соединен со входом поляризационного фильтра, а его выход волоконно подключен ко входу второго фазового модулятора, выход которого волоконно соединен с волоконным зеркалом. При этом первый и второй волоконные светоделители, волоконный интерферометр, волоконное зеркало, а также волоконные соединения между источником излучения и первым волоконным светоделителем, между однофотонным детектором и первым волоконным светоделителем, между вторым волоконным светоделителем и первым фазовым модулятором, между первым фазовым модулятором и внешней волоконной линией связи, между линией задержки и поляризационным фильтром, между поляризационным фильтом и вторым фазовым модулятором, между вторым фазовым модулятором и волоконным зеркалом выполнены из оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации.The closest in technical essence to the proposed solution is a quantum cryptography device [Patent of the Russian Federation No. 2622985 "Quantum cryptography device (variants)" // Bulletin No. 18 of 21.06.2017 (Application No. 2015152768 of 09.12.2015)]. The quantum cryptography device includes a radiation source, a first fiber beam splitter, a fiber interferometer, a second fiber beam splitter, a first phase modulator, a third fiber beam splitter, a detector, an attenuator, a second phase modulator, a fiber mirror, and a single-photon detector. In this case, the output of the radiation source is fiber connected to one input of the first fiber beam splitter, and a single-photon detector is fiber connected to its other input. The outputs of the first fiber beam splitter are connected to the inputs of a fiber interferometer, the outputs of which are connected to the inputs of the second fiber beam splitter, one of the outputs of the second fiber beam splitter is connected to the input of the first phase modulator, the output of which is designed with the possibility of fiber connection to an external fiber communication line. The input of the third fiber beam splitter is also designed with the possibility of connection to an external fiber communication line, one output of the third fiber beam splitter is connected to the detector, and the other output is connected to the input of an attenuator, characterized in that it additionally includes a delay line and a polarization filter, wherein the input of the delay line is connected to the output of the attenuator, the output of the delay line is connected to the input of the polarization filter, and its output is fiber connected to the input of the second phase modulator, the output of which is fiber connected to the fiber mirror. In this case, the first and second fiber beam splitters, the fiber interferometer, the fiber mirror, as well as the fiber connections between the radiation source and the first fiber beam splitter, between the single-photon detector and the first fiber beam splitter, between the second fiber beam splitter and the first phase modulator, between the first phase modulator and the external fiber communication line, between the delay line and the polarization filter, between the polarization filter and the second phase modulator, between the second phase modulator and the fiber mirror are made of optical fiber that maintains the polarization state.

Недостатком такого способа является невозможность автоматизированной выработки и распределения ключей при неизвестной длине волоконной линии связи между передающей и приемной станциями, поскольку необходимо заранее знать момент времени прохождения на обратном проходе вторым импульсом фазового модулятора, а также момент времени их попадания на однофотонный детектор. Кроме того, предлагаемое решение не позволяет контролировать параметры квантового канала, включая оптические потери, вносимые оптическим волокном линии связи, что делает указанное устройство уязвимым к атакам (включая атаки на техническую реализацию), основанным и/или использующим потери в квантовом канале (например, к USD-атаке).The disadvantage of this method is the impossibility of automated generation and distribution of keys with an unknown length of the fiber communication line between the transmitting and receiving stations, since it is necessary to know in advance the time of passage of the second pulse of the phase modulator on the return pass, as well as the time of their arrival at the single-photon detector. In addition, the proposed solution does not allow monitoring the parameters of the quantum channel, including optical losses introduced by the optical fiber of the communication line, which makes the specified device vulnerable to attacks (including attacks on technical implementation), based on and / or using losses in the quantum channel (for example, to the USD attack).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является автоматизированная выработка и распределение секретного ключа между пространственно удаленными пользователями устройств КРК в условиях переменной длины волоконно-оптической линии связи.The problem that the proposed invention is aimed at solving is the automated generation and distribution of a secret key between spatially remote users of QKD devices under conditions of variable length of a fiber-optic communication line.

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- обеспечение контроля длины волоконно-оптической линии связи между пространственно удаленными модулями устройства КРК за счет использования модуля измерения длины оптического волокна;- ensuring control of the length of the fiber-optic communication line between spatially remote modules of the QRK device by using an optical fiber length measurement module;

- обеспечение защиты устройства КРК от атак (включая атаки на техническую реализацию), которые основаны и/или используют потери в квантовом канале за счет контроля параметров волоконно-оптической линии связи, включая измерение оптических потерь в кантовом канале;- ensuring protection of the QKD device from attacks (including attacks on the technical implementation) that are based on and/or use losses in the quantum channel by monitoring the parameters of the fiber-optic communication line, including measuring optical losses in the edge channel;

- повышение скорости выработки и распределения секретного ключа устройством КРК в условиях переменной длины волоконно-оптической линии связи за счет периодического контроля длины оптического волокна.- increasing the speed of generation and distribution of a secret key by a CRC device under conditions of variable length of a fiber-optic communication line due to periodic monitoring of the length of the optical fiber.

Для решения задачи, на которую направлено предлагаемое изобретение, устройство квантового распределения ключей с контролем параметров квантового канала, включает источник излучения, оптический циркулятор, два однофотонных детектора, первый волоконный светоделитель, волоконный интерферометр, первую линию задержки, второй волоконный светоделитель, первый фазовый модулятор, поляризационный контроллер, третий волоконный светоделитель, детектор, аттенюатор, вторую линию задержки, поляризационный фильтр, второй фазовый модулятор, волоконное зеркало. При этом выход источника излучения волоконно соединен с поротом I оптического циркулятора, который портом II волоконно соединен с первым волоконным светоделителем, а к его порту III волоконно подключен однофотонный детектор, второй выход волоконного светоделителя соединен со вторым однофотонным дететктором. Выходы первого волоконного светоделителя образуют входы волоконного интерферометра, в одном из плеч которого находится перестраиваемая линия задержки. Выходы волоконного интреферометра образованы входами второго волоконного светоделителя, один из выходов второго волоконного светоделителя подключен ко входу первого фазового модулятора, выход которого подключен к поляризационному контроллеру, выход которого выполнен с возможностью волоконного подключения к внешней волоконной линии связи. Вход третьего волоконного светоделителя также выполнен с возможностью подключения к внешней волоконной линии связи, один выход третьего волоконного светоделителя подключен к детектору, а другой выход подключен ко входу аттенюатора, после которого включает линию задержки и поляризационный фильтр, причем вход линии задержки соединен с выходом аттенюатора, выход линии задержки соединен со входом поляризационного фильтра, а его выход волоконно подключен ко входу второго фазового модулятора, выход которого волоконно соединен с волоконным зеркалом. При этом устройство квантового распределения ключей с контролем параметров квантового канала отличается тем, что выход поляризационного контроллера волоконно соединен с выводом pass FWDM фильтра, вывод com, которого выполнен с возможностью подключения к внешней волоконной линии связи, в свою очередь, вывод ref FWDM фильтра подключен в порту II второго оптического циркулятора, к порту I которого подключен источник излучения на длине волны, отличной от FWDM фильтра, к порту III подключено устройство регистрации оптических импульсов. При этом к входу третьего волоконного светоделителя подключают вывод pas sFWDM фильтра, к выводу ref подкючается волоконное зеркало, а вывод com выполнен с возможностью подключения к внешней волоконной линии связи.In order to solve the problem, which the proposed invention is aimed at, the quantum key distribution device with control of the parameters of the quantum channel includes a radiation source, an optical circulator, two single-photon detectors, a first fiber beam splitter, a fiber interferometer, a first delay line, a second fiber beam splitter, a first phase modulator, a polarization controller, a third fiber beam splitter, a detector, an attenuator, a second delay line, a polarization filter, a second phase modulator, a fiber mirror. In this case, the output of the radiation source is fiber connected to port I of the optical circulator, which is fiber connected to the first fiber beam splitter by port II, and a single-photon detector is fiber connected to its port III, the second output of the fiber beam splitter is connected to the second single-photon detector. The outputs of the first fiber beam splitter form the inputs of the fiber interferometer, in one of the arms of which there is a tunable delay line. The outputs of the fiber interferometer are formed by the inputs of the second fiber beam splitter, one of the outputs of the second fiber beam splitter is connected to the input of the first phase modulator, the output of which is connected to the polarization controller, the output of which is configured to be connected via fiber to an external fiber communication line. The input of the third fiber beam splitter is also configured to be connected to an external fiber communication line, one output of the third fiber beam splitter is connected to the detector, and the other output is connected to the input of the attenuator, after which it includes a delay line and a polarization filter, wherein the input of the delay line is connected to the output of the attenuator, the output of the delay line is connected to the input of the polarization filter, and its output is fiber connected to the input of the second phase modulator, the output of which is fiber connected to the fiber mirror. In this case, the quantum key distribution device with control of the quantum channel parameters differs in that the output of the polarization controller is fiber-connected to the output of the pass FWDM filter, the output com of which is configured to be connected to an external fiber communication line, in turn, the output ref of the FWDM filter is connected to port II of the second optical circulator, to port I of which a radiation source is connected at a wavelength different from the FWDM filter, and an optical pulse recording device is connected to port III. In this case, the output pas of the sFWDM filter is connected to the input of the third fiber beam splitter, a fiber mirror is connected to the output ref, and the output com is configured to be connected to an external fiber communication line.

Такая конфигурация подключения первого FWDM фильтра, второго оптического циркулятора, второго источника излучения, устройства регистрация оптических импульсов на приемно-передающей стороне устройства КРК, а также конфигурация подключения второго FWDM фильтра и первого зеркала в кодирующем модуле устройства КРК (которые все вместе образуют модуль измерения длины оптического волокна) обеспечивает возможность измерения длины волоконно-оптической линии связи. Это, в свою очередь, обеспечивает решение задачи автоматизированной выработки и распределения секретного ключа между пространственно удаленными пользователями устройств КРК в условиях переменной длины волоконно-оптической линии связи. Кроме того, обеспечивается повышение скорости выработки и распределения секретного ключа устройством КРК в условиях переменной длины волоконно-оптической линии связи за счет периодического контроля длины оптического волокна.This configuration of connecting the first FWDM filter, the second optical circulator, the second radiation source, the optical pulse recording device on the receiving-transmitting side of the QKD device, as well as the configuration of connecting the second FWDM filter and the first mirror in the coding module of the QKD device (which together form a module for measuring the length of the optical fiber) provides the ability to measure the length of the fiber-optic communication line. This, in turn, provides a solution to the problem of automated generation and distribution of a secret key between spatially remote users of QKD devices under conditions of a variable length of the fiber-optic communication line. In addition, an increase in the speed of generation and distribution of a secret key by the QKD device under conditions of a variable length of the fiber-optic communication line is ensured due to periodic monitoring of the length of the optical fiber.

Также к порту III второго оптического циркулятора может быть подключено устройство регистрации и измерения оптической мощности оптических импульсов. Такая конфигурация подключения первого FWDM фильтра, второго оптического циркулятора, второго источника излучения, устройства регистрации и измерения оптической мощности оптических импульсов в приемно-передающем модуле устройства КРК, а также конфигурация подключения второго FWDM фильтра и первого зеркала в кодирующем модуле устройства КРК обеспечивает измерение оптических потерь в квантовом канале. Это, в свою очередь, обеспечивает защиту устройства КРК от атак (включая атаки на техническую реализацию), которые основаны и/или используют потери в квантовом каналеAlso, a device for recording and measuring the optical power of optical pulses can be connected to port III of the second optical circulator. This configuration of connecting the first FWDM filter, the second optical circulator, the second radiation source, the device for recording and measuring the optical power of optical pulses in the receiving and transmitting module of the QKD device, as well as the configuration of connecting the second FWDM filter and the first mirror in the coding module of the QKD device ensures the measurement of optical losses in the quantum channel. This, in turn, ensures the protection of the QKD device from attacks (including attacks on the technical implementation), which are based on and/or use losses in the quantum channel.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.The essence of the invention is explained by the following drawings.

Фиг. 1. Иллюстрирует схему приемно-передающего модуля устройства квантового распределения ключей.Fig. 1. Illustrates the diagram of the receiving and transmitting module of the quantum key distribution device.

Фиг. 2. Иллюстрирует схему кодирующего модуля устройства квантового распределения ключей.Fig. 2. Illustrates the diagram of the coding module of the quantum key distribution device.

Приемно-передающий модуль устройства КРК, изображенный на фиг. 1, представляет собой составную часть двухпроходного устройства КРК и работает следующим образом. На прямом проходе источник излучения источник излучения 1, например, импульсный лазер, формирует трейн (2 и более) коротких импульсов света. Излучение источника 1 имеет линейнуюполяризацию. Выход источника выполнен с использованием оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации. Вследствие этого, оптические импульсы с линейной поляризацией сохраняются при распространении по волокну до порта I первого волоконного циркулятора 4, который также выполнен из оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации. После прохождения через оптический циркулятор, трейн с порта II попадает на вход первого светоделителя 5, выполненного на основе волокна с сохранением поляризации. Далее импульсы излучения распространяются по верхнему и нижнему плечу волоконного интерферометра, например, волоконного интерферометра Маха-Цандера, образованного первым 5 и вторым 7 оптоволоконным светоделителями 50:50. Импульс излучения, проходящий по нижнему плечу, задерживается по времени на время, соотносимое с длиной первой оптоволоконной линии задержки (6). Верхнее и нижнее плечи волоконного интерферометра выполнены из оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации, поэтому линейное состояние поляризации сохраняется одинаковым для верхнего и нижнего плеч волоконного интерферометра. Через волоконный светоделитель7 из оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации, из интерферометра выходят импульсы, каждый из которых разделен на разделенную во времени пару с одинаковым состоянием поляризации. Далее каждая пара импульсов проходит через фазовый модулятор 8, который оконцован оптическим волокном, сохраняющим состояние поляризации, и поляризационный фильтр 9, поэтому поляризации обоих пакетов сохраняются одинаковыми. На прямом проходе фазовый модулятор 8 не активен, т.е. не изменяет относительную фазу ни одногоиз импульсов пары. Далее каждая пара импульсов с одинаковой поляризацией и сдвинутых по времени проходят через поляризационный контроллер 10 и через pass вывод FWDM фильтра 11 (оптоволоконного фильтра, обеспечивающего мультиплексирование оптических сигналов, например CWDM фильтра 1550 нм), вывод com FWDM фильтра обеспечивает возможность подключения к волоконно-оптической линии связи (квантовому каналу). В общем случае FWDM фильтр и оптическое волокно квантового канала выполнены из волокна, которое не сохраняет поляризации и при распространении через внешнюю волоконную линию связи состояние поляризации пары импульсов не будет согласовано с собственной осью оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации, в кодирующем модуле устройства КРК (фиг. 2).The receiving and transmitting module of the QRK device, shown in Fig. 1, is a component part of a two-pass QRK device and operates as follows. On the forward pass, the radiation source 1, for example, a pulsed laser, forms a train (2 or more) of short light pulses. The radiation of the source 1 has a linear polarization. The source output is made using an optical fiber that maintains the polarization state. As a result, optical pulses with linear polarization are preserved when propagating along the fiber to port I of the first fiber circulator 4, which is also made of an optical fiber that maintains the polarization state. After passing through the optical circulator, the train from port II arrives at the input of the first beam splitter 5, made on the basis of a fiber with polarization preservation. Then the radiation pulses propagate along the upper and lower arms of the fiber interferometer, for example, the Mach-Zehnder fiber interferometer formed by the first 5 and second 7 50:50 fiber optic beam splitters. The radiation pulse passing along the lower arm is delayed in time by a time related to the length of the first fiber optic delay line (6). The upper and lower arms of the fiber interferometer are made of polarization-preserving optical fiber, therefore the linear polarization state is maintained the same for the upper and lower arms of the fiber interferometer. Through the fiber beam splitter7, pulses exit the interferometer from the polarization-preserving optical fiber, each of which is divided into a time-separated pair with the same polarization state. Then each pair of pulses passes through the phase modulator 8, which is terminated by a polarization-preserving optical fiber, and the polarization filter 9, therefore the polarizations of both packets are maintained the same. On the forward pass, the phase modulator 8 is not active, i.e. it does not change the relative phase of any of the pulses of the pair. Then each pair of pulses with the same polarization and shifted in time pass through the polarization controller 10 and through the pass output of the FWDM filter 11 (a fiber-optic filter providing multiplexing of optical signals, for example, a 1550 nm CWDM filter), the com output of the FWDM filter provides the ability to connect to a fiber-optic communication line (quantum channel). In the general case, the FWDM filter and the optical fiber of the quantum channel are made of fiber that does not preserve polarization and, when propagating through an external fiber communication line, the polarization state of the pulse pair will not be matched with the proper axis of the optical fiber that preserves the polarization state in the coding module of the QKD device (Fig. 2).

Трейн импульсов в кодирующем модуле устройства КРК поступает на com вывод второго FWDM фильтра 15 после чего оказывается на его pass выводе. Такое подключение FWDM фильтра обеспечивает возможность прохождения через него только оптических импульсов на длине волны, соответствующей рабочей, для устройства КРК (например, 1550 нм). Далее часть каждого импульса из пары в трейне через третий волоконный светоделитель 17 (например, ассиметричный 90:10), выполненный из обычного одномодового волокна, отводится на детектор 18 для выработки импульса управления фазовым модулятором 21. Через второй выход третьего волоконного светоделителя импульсы поступают на аттенюатор 19 и ослабляются до квазиоднофотонного уровня. Затем через вторую линию задержки 20 (длина которой выбрана таким образом, чтобы вместе все импульсы трейна, что обеспечивает уменьшение паразитных обратных отражений) импульсы поступают на поляризационный фильтр 21. Далее импульсы поступают на фазовый модулятор 22, при прохождении которого поляризация также сохраняется. После отражения на волоконном зеркале 23 с оптическим волокном, сохраняющим состояние поляризации, импульсы опять проходят фазовый модулятор 22. В момент прохождения на обратном проходе случайно выбранным импульсом из каждой пары фазового модулятора на модулятор подается импульс напряжения, который приводит к относительному сдвигу фазы одного пакета относительно другого. Далее импульсы в обратном порядке проходят поляризационный фильтр 21, вторую линию задержки 20, аттенюатора 19, третий светоделитель 17 и FWDM фильтр 15, вывод com которого реализован с возможностью подключения к волоконно-оптической линии связи. По квантовому каналу импульсы распространяются в обратном направлении и попадают на вывод com первого FWDM фильтр 11, после чего оказываются на выводе pass данного фильтра. Затем последовательно проходят через поляризационный контроллер, согласующий их поляризацию с оптической осью волокна с сохранением поляризации, поляризационный фильтр 9 и фазовый модулятор 8. В момент прохождения случайно выбранного импульса каждой пары через фазовыймодулятор 9, на него прикладывается импульс напряжения. Далее импульсы проходят в обратном порядке через волоконный интерферометр без изменения состояния поляризации. На выходе из интерферометра импульсы проходят через волоконный светоделитель 5 и в зависимости от наложенной первым фазовым модулятором и вторым фазовым модулятором фазы, а также от случайного выбора импульса в каждой паре, в центральном временном окне однофотонного детектора 3, либо однофотонного детектора 2 (подключенного к порту III первого оптического циркулятора) возникает либо конструктивная, либо деструктивная интерференция одного из импульсов каждой пары, прошедшего по длинному плечу волоконного интерферометра и второго, прошедшего по короткому плечу волоконного интерферометра.The pulse train in the coding module of the QKD device is fed to the com output of the second FWDM filter 15, after which it appears on its pass output. Such connection of the FWDM filter provides the possibility of passing through it only optical pulses at the wavelength corresponding to the operating wavelength for the QKD device (for example, 1550 nm). Then, part of each pulse from the pair in the train through the third fiber beam splitter 17 (for example, asymmetric 90:10), made of ordinary single-mode fiber, is diverted to the detector 18 to generate a control pulse for the phase modulator 21. Through the second output of the third fiber beam splitter, the pulses are fed to the attenuator 19 and are attenuated to a quasi-single-photon level. Then, through the second delay line 20 (the length of which is selected so that all the pulses of the train are together, which ensures a decrease in parasitic back reflections), the pulses arrive at the polarization filter 21. Then the pulses arrive at the phase modulator 22, during the passage of which the polarization is also preserved. After reflection on the fiber mirror 23 with an optical fiber that preserves the polarization state, the pulses again pass the phase modulator 22. At the moment of passage on the return pass, a randomly selected pulse from each pair of the phase modulator is supplied to the modulator, which leads to a relative phase shift of one packet relative to the other. Then the pulses in the reverse order pass the polarization filter 21, the second delay line 20, the attenuator 19, the third beam splitter 17 and the FWDM filter 15, the com output of which is implemented with the possibility of connection to the fiber-optic communication line. The pulses propagate in the opposite direction along the quantum channel and arrive at the com output of the first FWDM filter 11, after which they end up at the pass output of this filter. Then they sequentially pass through the polarization controller, which matches their polarization with the optical axis of the fiber while maintaining polarization, the polarization filter 9 and the phase modulator 8. At the moment when a randomly selected pulse of each pair passes through the phase modulator 9, a voltage pulse is applied to it. Then the pulses pass in the opposite order through the fiber interferometer without changing the polarization state. At the output of the interferometer, the pulses pass through a fiber beam splitter 5 and, depending on the phase imposed by the first phase modulator and the second phase modulator, as well as on the random selection of a pulse in each pair, in the central time window of the single-photon detector 3 or the single-photon detector 2 (connected to port III of the first optical circulator), either constructive or destructive interference occurs between one of the pulses of each pair that has passed along the long arm of the fiber interferometer and the second that has passed along the short arm of the fiber interferometer.

Определение момента времени прохождения случайно выбранного импульса каждой пары через первый фазовый модулятор на обратном проходе, а также центрального временного окна для каждого из однофотонных детекторов в настоящем изобретении происходит автоматизировано. Задача изобретения решается за счет измерения длины волоконно-оптической линии связи с использованием модуля измерения длины оптического волокна. Настоящее изобретение отличается тем, что в приемно-передающем модуле устройства КРК выход поляризационного контроллера 10волокоонно соединен с выводом passFWDM фильтра 11, вывод com которого выполнен с возможностью подключения к внешней волоконной линии связи. В свою очередь, вывод refFWDM фильтра 11 подключен в порту II второго оптического циркулятора 12, к порту I которого подключен источник излучения 13 на длине волны, отличной от рабочей устройства КРК и FWDM фильтра. К порту III подключено устройство регистрация оптических импульсов 14. При этом в кодирующем модуле устройства КРК к входу третьего волоконного светоделителя17 подключен вывод pass второго FWDM фильтра 15, к выводу ref которого подключается волоконное зеркало 16, а вывод com выполнен с возможностью подключения к внешней волоконной линии связи. Модуль измерения длины оптического волокна, включающий первый FWDM фильтр, второй оптический цирулятор, второй источник излучения, устройство регистрации оптических импульсов, второй FWDM фильтр и первое зеркало, работает следующим образом. Источник излучения 13 на стороне приемно-передающего модуля устройства КРК, например импульсный лазер с длиной волны 1530 нм, формирует несколько (2 и более) коротких импульсов света, которые проходят через второй оптический циркулятор 12, FWDM фильтр 11 и оптическое волокно квантового канала. Далее оптические импульсы попадают на вход кодирующего модуля устройства КРК, а именно, на вывод com второго FWDM фильтра 15 и оказываются на его выводе ref (т.к. только излучение с длиной волны 1550 нм, может оказаться на выводе pass) и далее отражаются от волоконного зеркала 16. После этого импульсы в обратном направлении проходят через FWDM фильтр 15, квантовый канал, первый FWDM фильтр 11 и оказываются на его выводе ref, а затем проходят через второй оптический циркулятор 12 и детектируются устройством регистрации оптических импульсов 14, например, однофотонным детектором, работающем в линейном режиме. При этом все используемые оптические и оптоэлектронные элементы могут быть выполнены на основе стандартного одномодового волокна без сохранения поляризации. Время испускания импульсов света вторым источником излучения 12 и время их регистрации устройством регистрации оптических импульсов 14 могут быть определены с высокой точностью с помощью цифровых измерительных схем. Половина разницы времен испускания оптических импульсов вторым источником излучения и их регистрации (за вычетом известных временных задержек в используемых оптических и оптоэлектронных элементах в составе модуля измерения длины оптического волокна) эквивалентна измерению длины оптического волокна квантового канала с высокой точностью. Получение информации о точной длине волоконно-оптической линии связи, в свою очередь, позволяет определить момент времени прохождения случайно выбранного импульса каждой пары, генерируемых первым источником излучения (например, с центральной длиной волны 1550 нм) через первый фазовый модулятор, а также центрального временного окна для каждого из однофотонных детекторов автоматизировано. Кроме того, обеспечивается повышение скорости выработки и распределения секретного ключа устройством КРК в условиях переменной длины волоконно-оптической линии связи за счет периодического контроля длины оптического волокна.Determination of the time of passage of a randomly selected pulse of each pair through the first phase modulator on the return pass, as well as the central time window for each of the single-photon detectors in the present invention occurs automatically. The problem of the invention is solved by measuring the length of the fiber-optic communication line using an optical fiber length measurement module. The present invention is characterized in that in the receiving and transmitting module of the QKD device, the output of the polarization controller 10 is fiber-connected to the output of the passFWDM filter 11, the output com of which is designed with the possibility of connection to an external fiber communication line. In turn, the output refFWDM filter 11 is connected to port II of the second optical circulator 12, to port I of which the radiation source 13 is connected at a wavelength different from the working device of the QKD and the FWDM filter. An optical pulse recording device 14 is connected to port III. In this case, in the coding module of the QKD device, the pass output of the second FWDM filter 15 is connected to the input of the third fiber beam splitter 17, to the ref output of which the fiber mirror 16 is connected, and the com output is configured to be connected to an external fiber communication line. The optical fiber length measurement module, including the first FWDM filter, the second optical circulator, the second radiation source, the optical pulse recording device, the second FWDM filter and the first mirror, operates as follows. The radiation source 13 on the side of the receiving and transmitting module of the QKD device, for example a pulsed laser with a wavelength of 1530 nm, forms several (2 or more) short light pulses that pass through the second optical circulator 12, the FWDM filter 11 and the optical fiber of the quantum channel. Then the optical pulses arrive at the input of the coding module of the QKD device, namely, at the com output of the second FWDM filter 15 and end up at its ref output (since only radiation with a wavelength of 1550 nm can end up at the pass output) and are then reflected from the fiber mirror 16. After that, the pulses pass in the opposite direction through the FWDM filter 15, the quantum channel, the first FWDM filter 11 and end up at its ref output, and then pass through the second optical circulator 12 and are detected by the optical pulse recording device 14, for example, a single-photon detector operating in the linear mode. In this case, all the optical and optoelectronic elements used can be made on the basis of a standard single-mode fiber without preserving polarization. The time of emission of light pulses by the second radiation source 12 and the time of their registration by the optical pulse recording device 14 can be determined with high accuracy using digital measuring circuits. Half of the difference in the times of emission of optical pulses by the second radiation source and their registration (minus the known time delays in the used optical and optoelectronic elements in the optical fiber length measurement module) is equivalent to measuring the length of the quantum channel optical fiber with high accuracy. Obtaining information on the exact length of the fiber-optic communication line, in turn, allows determining the time of passage of a randomly selected pulse of each pair generated by the first radiation source (for example, with a central wavelength of 1550 nm) through the first phase modulator, as well as the central time window for each of the single-photon detectors automatically. In addition, an increase in the speed of generation and distribution of the secret key by the QKD device is ensured under conditions of a variable length of the fiber-optic communication line due to periodic monitoring of the optical fiber length.

Также к порту III второго оптического циркулятора 12 может быть подключено устройство регистрации и измерения оптической мощности оптических импульсов 14 (например, однофотонный детектор, работающий в линейном режиме, совместно со схемотехническим решением по контролю протекающего через него тока). Такая конфигурация подключения первого FWDM 15 фильтра, второго оптического циркулятора 12, второго источника излучения 13, устройства регистрации и измерения оптической мощности оптических импульсов в приемно-передающем модуле устройства КРК, а также конфигурация подключения второго FWDM фильтра 15 и первого зеркала 16в кодирующем модуле устройства КРК обеспечивает измерение не только длины оптического волокна квантового канала, но оптических потерь в нем. В этом случае половина разницы оптической мощности импульсов, испускаемых вторым источником излучения и оптической мощности, регистрируемой устройством регистрации и измерения оптической мощности оптических импульсов (за вычетом известных оптических потерь в используемых оптических и оптоэлектронных элементах в составе модуля измерения длины оптического волокна), эквивалента потерям в квантовом канале. Периодическое измерении длины волоконно-оптической линии связи и оптических потерь в квантовом канале, в свою очередь, обеспечивает защиту устройства КРК от атак (включая атаки на техническую реализацию), которые основаны и/или используют потери в квантовом канале.Also, a device for recording and measuring the optical power of optical pulses 14 (for example, a single-photon detector operating in a linear mode, together with a circuit solution for monitoring the current flowing through it) can be connected to port III of the second optical circulator 12. Such a configuration of connecting the first FWDM 15 filter, the second optical circulator 12, the second radiation source 13, the device for recording and measuring the optical power of optical pulses in the receiving and transmitting module of the QKD device, as well as the configuration of connecting the second FWDM filter 15 and the first mirror 16 in the encoding module of the QKD device ensures measuring not only the length of the optical fiber of the quantum channel, but also the optical losses in it. In this case, half of the difference between the optical power of the pulses emitted by the second radiation source and the optical power recorded by the device for recording and measuring the optical power of optical pulses (minus the known optical losses in the used optical and optoelectronic elements in the optical fiber length measurement module) is equivalent to the losses in the quantum channel. Periodic measurement of the length of the fiber-optic communication line and optical losses in the quantum channel, in turn, ensures protection of the QKD device from attacks (including attacks on the technical implementation) that are based on and/or use losses in the quantum channel.

Предлагаемый способ и устройство квантового распределения ключей с контролем параметров квантового канала может найти широкое применение при построении расширяемых квантовых коммуникационных сетей. При этом особенно важно, что имеется возможность построения сетей с заранее неизвестной и/или переменной длиной волоконно-оптической линии связи между узлами.The proposed method and device for quantum key distribution with control of quantum channel parameters can find wide application in the construction of expandable quantum communication networks. It is especially important that there is a possibility of constructing networks with a previously unknown and/or variable length of the fiber-optic communication line between nodes.

Claims

1. A quantum key distribution device with control of quantum channel parameters includes a radiation source, an optical circulator, two single-photon detectors, a first fiber beam splitter, a fiber interferometer, a first delay line, a second fiber beam splitter, a first phase modulator, a polarization controller, a third fiber beam splitter, a detector, an attenuator, a second delay line, a first polarization filter, a second polarization filter, a second phase modulator, a first fiber mirror, a second fiber mirror, wherein

the output of the radiation source is fiber connected to port I of the optical circulator, which is fiber connected to the first fiber beam splitter via port II, and a single-photon detector is fiber connected to its port III, wherein the second output of the fiber beam splitter is connected to the second single-photon detector;

the outputs of the first fiber beam splitter form the inputs of a fiber interferometer, in one of the arms of which there is a tunable delay line;

the outputs of the fiber interferometer are formed by the inputs of the second fiber beam splitter, one of the outputs of the second fiber beam splitter is connected to the input of the first phase modulator, the output of which is connected through the first polarization filter to the polarization controller, the output of which is designed with the possibility of fiber connection to an external fiber communication line;

the input of the third fiber beam splitter is also configured to be connected to an external fiber communication line, one output of the third fiber beam splitter is connected to a detector, and the other output is connected to the input of an attenuator, after which it includes a delay line and a second polarization filter, wherein the input of the delay line is connected to the output of the attenuator, the output of the delay line is connected to the input of the second polarization filter, and its output is fiber connected to the input of the second phase modulator, the output of which is fiber connected to the second fiber mirror;

wherein the device for quantum key distribution with control of the parameters of the quantum channel is distinguished in that the output of the polarization controller is fiber-connected to the pass terminal of the first FWDM filter, the com terminal of which is designed with the possibility of connection to an external fiber communication line, in turn the ref terminal of the first FWDM filter is connected to port II of the second optical circulator, to port I of which a radiation source is connected at a wavelength different from the first FWDM filter, and a device for recording optical pulses is connected to port III;

In this case, the pass output of the second FWDM filter is connected to the input of the third fiber beam splitter, the first fiber mirror is connected to the ref output, and the com output is designed with the possibility of connection to an external fiber communication line.

2. A quantum key distribution device according to paragraph 1, characterized in that a device for recording and measuring the optical power of optical pulses is connected to port III of the second optical circulator.