光链路的建立的制作方法_2

文档序号:9493956阅读:来源:国知局
上文所描述的特定实施例的数据处理设备来提供与确定多种信息、在多种实体间生成与通信信息相关联的控制功能和/或基于这些信息的控制功能。为此目的,控制设备包括至少一个存储器31、至少一个数据处理单元32、33以及输入/输出接口 34。控制设备可以配置为执行适当软件代码来提供控制功能。例如,控制设备可以提供移动装置所需要的功能以用于控制装置20和22可能已经提供具有的用户接口、显示器、波束控制、发射机、接收机、解码/编码和/或其它功能。控制设备和功能可以在多个控制单元之间分布。数据处理、存储和其它相关控制设备可以提供在适当电路板上和/或提供在芯片组中。
[0031]装置20和22之间的传输可能需要加密。通常依赖于在互联网上或其它网络上的安全交易的应用的示例包括银行业务、购物、电邮、企业通信、云计算等等。这些通信可以很容易被攻击并且安全问题已经变得越来越受关注。在不同装置之间发送的敏感信息的量在增长。而且,需要安全通信的新应用在涌现。通信的安全性由此变得越来越重要。在无线接口上通信的移动装置数量在增长,这增加了安全性方面的威胁。
[0032]利用量子密钥分配(QKD)的加密被看作用于提供这样的安全性的方式:其中,信任被置于物理法则之上而非计算复杂性和可用计算能力上。QKD基于光子探测器的使用。这些的效率取决于所接收的光信号的波长。量子密钥分配(QKD)可以和光传输信道(例如适合于移动应用、波导的自由空间)和光纤一起使用。量子密钥分配可能用例的示例是与固定终端建立共享密钥的移动装置。可以在密钥发送方和接收方装置之间提供量子密钥分配方案。装置中的至少一个(发送方)具有适于发光的装备并且至少一个装置(接收方)具有检测光的能力。量子密钥分配方案的实现依赖于在两个终端之间发送少量光子,平均而言少于每脉冲一个光子。由此可以基于在装置20和22之间的用于安全通信的密钥分配,在光链路27上从装置20向装置22发送光子。在示例中,光链路包括QKD和由装置20的光学设备23所生成的控制(steering)光束。用于生成和发射光子的设备23可以包括适于编码随机量子比特态和发射光子的光编码器。还可以提供下列元件:例如用于产生发射光子所需的电脉冲的控制电子元件、(量子)随机数生成器以及用于控制这些组件的处理设备。用于光编码的设备可以适于基于概率地将由光源发射的光脉冲转换成光子。
[0033]在目标装置22处,提供适当的解码和检测设备26。还可以提供适于处理检测器的输出并记录其时间痕迹的控制电子元件、用于无线通信的通信子系统以及用于控制上述组件的计算机或处理器。
[0034]制造并发送和接收并且解释光信号所需的光学组件(激光器、调制器、集成在半导体上的光学器件等)是普遍可获得的。
[0035]在手持移动通信装置将与目标装置(例如固定终端装置)建立光链路的场景中,在自由空间中控制激光束或其它光束是一项挑战。所建立的链路还应当在特定时间期间上是稳定的。例如,对于密钥交换应用来说,这应当是多达数秒。根据图3所示的实施例,这通过在用于通信的通信装置处的如下方法来解决:在步骤40处,通过移动装置的至少一个元件来确定目标装置信息以便提供与目标装置之间的光链路。针对此方法的更多具体示例在下文中给出。在42处,移动装置于是可以基于由移动装置确定的信息将其光学组件与目标装置的光学组件对准。在44处,光链路可以被建立和/或保持在各个装置的光学组件之间。
[0036]图4示出在目标装置端的过程,其中,在46处,目标装置获得目标装置和移动装置的相对定位信息,该信息的确定是为了提供目标装置和移动装置之间的光链路。在48处,于是可以基于该信息将目标装置的光学组件与移动装置的光学组件对准。
[0037]例如通过在触摸屏上的用户输入和/或移动装置的数字摄像机来确定目标装置信息。根据示例,该信息用于光束的粗控制。
[0038]根据示例,移动装置很容易得到的适当数据被用于和控制模块一起进行更精确的光束控制以用于QKD和/或其它通信。
[0039]装置A和/或装置B可以被提供具有允许控制装置之间光束的元件。例如可以提供与数据编码器和解码器相关联的光束控制硬件和软件从而使能光束控制。控制可以基于例如使用微镜、可调谐透镜和/或相位阵列。根据示例,通过从至少一个可移动镜反射光束和/或通过调节波束发射的空间角度来提供光束导此。根据可能性,至少一个可调谐透镜被用来调节所发射的光束的焦点。还可以使用包括多个相位和幅度可控发射器的相位阵列以用于波束控制。在相位阵列中,在目标处获得多个所发射的部分波束的相长干涉,从而调节所发射的波的空间波形。可以结合使用不止一个上述技术,和/或这些技术的任何一个可以与任意其它用于控制光束的适当技术结合。
[0040]用于控制波束控制的数据可以包括例如移动位置数据、加速计、磁强计、陀螺仪数据、摄像机数据、图像识别以及用户输入。手持或者其它移动用户设备,例如智能电话、平板电脑等,可以装备有先进的传感器,例如陀螺仪、磁强计、加速计。手持装置还可以通过使用例如辅助GPS(A-GPS)的定位系统了解到其位置/地点。还可以通过例如高精度室内定位(HAI P)来提供室内的位置感知。更精确的传感器也是预期可获得的。
[0041]可以提供具有图像稳定的高质量摄像机。摄像机可以操作地连接到显示器和用户接口(例如触摸屏)。这些可以被融合在一起来创建增强现实体验。
[0042]使用便携装置的前述特征来提供用于QKD的用户接口(UI)并且辅助QKD光学器件的对准是有可能的。可以在第一终端装置(装置A)处使用图像识别和/或用户触摸或类似的结合从而识别/选择另一启用了 QKD的终端(装置B),移动装置(例如智能电话)应当与该装置B交换密钥或者与其通信。可以使用传感器(例如微机电系统(MEMS)传感器)来补偿装置的移动从而辅助控制并且还识别其相对于装置B的方向。
[0043]根据示例,目标装置被提供具有可识别对准标记28的光学组件26,可以使用移动装置20的摄像机和适当图像识别算法来检测该可识别对准标记28。在图1中的示意示例中,装置22上的目标被示为十字形28。可以通过移动装置的光学组件23生成激光束27。在移动装置20的显示器24上,激光束和目标的图像都是可见的,从而使得能够直接用手来进行粗略的光对准。目标装置的图像21可以是被整体地呈现的。或者,可以选择在显示器24上仅显示目标装置上具有对准标记28’的那一部分。
[0044]根据示例,用户可以选择对准标记或者在摄像机图像21显示在显示器24上的增强现实类型的安排中对准(point)该标记。
[0045]还可以使用位置感知来帮助控制光束。如果装置A和B的位置坐标是已知的,而且具有适当精确度,这可以被用来提供关于手持和/或固定安置的装置应当对准哪里的信息。
[0046]控制机制可以触发QKD密钥交换协议。可以使用例如公钥认证或者将位置数据用作进一步的凭证来执行其它认证步骤。
[0047]对于两个装置A和B,都可以将基于摄像机的粗对准与可能的位置数据结合起来使用来计算要控制的正确方向。MEMS传感器数据可以被用来补偿移动装置的坐标系统的移动从而稳定光链路。组装可以被提供具有光学图像稳定(0IS)安排从而进一步稳定设置。例如,装置的QKD模块可以与控制模块一起安装在光学图像稳定(0IS)组装上。
[0048]设置可以配置为发
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