[实用新型]一种小型化量子认证系统

说明书

本实用新型提出一种小型化的量子认证系统。该系统使用激光脉冲衰减的方法制备单光子源，利用高速空间光调制器对入射光波前进行编码，将编码后的光照射到随机介质构成的光学PUF钥匙上产生散斑响应，利用空间光调制器对散斑进行处理完成PUF钥匙的注册和认证过程；本实用新型将光路在三维方向上折叠并采用笼式光路系统减小了真个认证系统的体积，并采用商品化的器材，使制造成本极低。

技术领域

本实用新型涉及一种身份认证系统，主要设计一种小型化的量子认证系统，属于安全认证技术领域。

背景技术

量子认证是近些年提出的一种全新的安全认证技术。其利用物理不可克隆函数（Physical Unclonable Function，PUF）实体作为钥匙，利用量子态的激励-响应对作为密码，由量子不可克隆定理和物理不可克隆函数双重保障，可从物理原理上确保身份信息不被克隆和冒用，具有“绝对”的安全性。即便采用量子计算机也无法对其进行破解。基于物理不可克隆函数（PUF）制备的安全认证系统具有极好的应用前景,有望对身份认证、识别和加密领域产生革命性影响。

当前报道的量子认证系统都是采用光学元器件在实验室光学平台上搭建的复杂光路系统。既使用无序介质制备光学PUF钥匙以及使用经典激光作为激励光源构建安全认证系统后，Sebastianus A. Goorden等人提出的使用无序介质制备的光学PUF钥匙和量子光构建量子认证系统，后期又有公开日为2016年4月20日，公开号为CN105515779A的中国专利文献公开了一种基于光学PUF的量子安全认证系统，这些量子认证系统进行了改进使认证系统更容易工程实现，以及成本更低。

然而，这些量子认证系统的体积都非常庞大，限制了它们的实用化。因此，设计一种具有较小体积的量子认证系统对量子认证的实用化是很有必要的。

实用新型内容

为了克服量子认证系统体积庞大，不能实用化的不足，本实用新型提供一种小型化的量子认证系统，该系统可以采用商业标准化的器件产品，还可以降低系统的成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种小型化的量子认证系统，其特征在于：将量子认证光路在三维方向上折叠并采用笼式光路系统，减小光路体积；整体从上往下至少包括第零层、第一层、第二层，共三层，其中：

第零层，用于放置PUF钥匙；

第一层，用于放置产生单光子光束并对单光子光束波前进行调制的光路，对PUF钥匙进行照明的光路；

第二层，用于放置对PUF钥匙成像的光路和认证的解调光路。

所述第零层设置有一个电控二维平移台，电控二维平移台上放置PUF钥匙，PUF钥匙正下方对应的第零层底部开设有出光口。

所述第一层中，按照激光的传输方向依次放入激光头、反射镜I、物镜、透镜I、衰减片组、的分光棱镜I；激光经过分光棱镜I的透射方向上设置有反射型空间光调制器；激光经过分光棱镜I反射后的方向放置有透镜II和发光二极管，发光二极管位于透镜II的焦点上；与透镜II和发光二极管相对的分光棱镜I的另一侧设置有分光棱镜II，分光棱镜II位于第零层的出光口的正下方，分光棱镜II与第零层的出光口之间设置有透镜IV，透镜IV的焦点处设置PUF钥匙，PUF钥匙位于第零层上端；在激光头的旁边设置反射型空间光调制器的控制盒I。其中，分光棱镜I和分光棱镜II均为1：1分光棱镜。

所述第二层中按照光的传输方向依次放置反射镜II、二向色镜，二向色镜的光反射方向上依次设置有透镜III和CCD相机，CCD相机位于透镜III的焦点处，透镜III的焦点和透镜IV的焦点重合组成4F系统；二向色镜透射方向上依次放置透射型空间光调制器、针孔、窄带带通滤光片和光子计数器；二向色镜对发光二极管发出的光反射，对激光头发出的光透射。