[0031]這種基于光學(xué)PUF的量子安全認(rèn)證系統(tǒng)，采用空間光調(diào)制器一對入射光進(jìn)行波前調(diào)制來獲得大量不同的激勵光。進(jìn)一步的，所述空間光調(diào)制器一是相位型或者幅值型空間光調(diào)制器，空間光調(diào)制器二是相位型或者幅值型空間光調(diào)制器。
[0032]由于PUF是一種三維隨機(jī)散射介質(zhì)，具有不可克隆性，當(dāng)激勵光經(jīng)PUF散射后輸出特定的響應(yīng)光，其中響應(yīng)光是PUF的反射光或者透射光，響應(yīng)光包含了PUF內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?目息O
[0033]由于受系統(tǒng)環(huán)境噪聲和PUF位置控制精度的影響，PUF位置可能無法精確地定位在登記時的位置，真的PUF也可能無法通過認(rèn)證，這就造成了使用中“錯誤的拒絕。為此，這里提出了激勵-響應(yīng)對輔助校準(zhǔn)方法，對PUF的位置進(jìn)行精確校準(zhǔn)，降低對系統(tǒng)噪聲的要求。在認(rèn)證前，從激勵-響應(yīng)數(shù)據(jù)庫中選取一個激勵-響應(yīng)對，分別加載至空間光調(diào)制器一和空間光調(diào)制器二上，微調(diào)PUF的位置使得其響應(yīng)光進(jìn)入探測器的光子數(shù)最多。
[0034]本實用新型的有益效果如下:
[0035]1、本實用新型提出采用高度衰減后的相干光或者單光子源作為光源，利用量子態(tài)的不可克隆定理來提高該認(rèn)證系統(tǒng)的安全性；
[0036]2、本實用新型提出采用空間光調(diào)制器對光波前進(jìn)行調(diào)制，可以獲得大量的激勵-響應(yīng)對，同樣可以提尚系統(tǒng)的安全性；
[0037]3、本實用新型提出采用波前反饋控制算法將響應(yīng)光解調(diào)制為平面光，間接獲得響應(yīng)光的波前信息，降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；
[0038]4、本實用新型提出，在認(rèn)證前利用激勵-響應(yīng)對輔助校準(zhǔn)方法，對PUF位置進(jìn)行精確校準(zhǔn)，降低了系統(tǒng)對使用環(huán)境噪聲的要求，提高了量子安全認(rèn)證系統(tǒng)的實用性。
【附圖說明】
[0039]圖1是本實用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]其中，附圖標(biāo)記為:I為光源，2為空間光調(diào)制器一，3為PUF，4為空間光調(diào)制器二，5為透鏡，6為針孔，7為探測器，8為計算機(jī)。
[0041]圖2是本實用新型采用透射型空間光調(diào)制器、PUF反射光作為響應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]其中，附圖標(biāo)記為:I為光源，2為空間光調(diào)制器一，3為PUF，4為空間光調(diào)制器二，5為透鏡，6為針孔，7為探測器，8為計算機(jī)，9為偏振分光棱鏡，1為物鏡。
[0043]圖3是本實用新型采用反射型空間光調(diào)制器、PUF反射光作為響應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]其中，附圖標(biāo)記為:I為光源，2為空間光調(diào)制器一，3為PUF，4為空間光調(diào)制器二，5為透鏡，6為針孔，7為探測器，8為計算機(jī)，11為分光棱鏡一，12為偏振分光棱鏡，13為物鏡，14為分光棱鏡二。
[0045]圖4是本實用新型采用透射型空間光調(diào)制器、PUF透射光作為響應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]其中，附圖標(biāo)記為:I為光源，2為空間光調(diào)制器一，3為PUF，4為空間光調(diào)制器二，5為透鏡，6為針孔，7為探測器，8為計算機(jī)，15為物鏡一，16為物鏡二。
【具體實施方式】
[0047]本實用新型提供的基于光學(xué)PUF的量子安全認(rèn)證系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括:
[0048]光源I，作為量子安全認(rèn)證系統(tǒng)的激勵光源；
[0049]空間光調(diào)制器一2，用于對光源I的輸出光進(jìn)行波前調(diào)制，獲得特定的激勵光；
[0050]PUF 3，作為量子安全認(rèn)證系統(tǒng)的認(rèn)證憑據(jù)，當(dāng)激勵光入射到PUF 3上會產(chǎn)生響應(yīng)光，響應(yīng)光包含了PUF 3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；
[0051 ] 空間光調(diào)制器二4，用于將PUF 3產(chǎn)生的響應(yīng)光進(jìn)行解調(diào)制；
[0052]透鏡5，用于將空間光調(diào)制器二4解調(diào)后的響應(yīng)光聚焦，若解調(diào)后的響應(yīng)光為平面光，透鏡5則可將其聚焦至針孔6處，若解調(diào)后的響應(yīng)光不為平面光，其經(jīng)透鏡5后形成散斑分布;
[0053]針孔6，用于對經(jīng)透鏡5聚焦后的響應(yīng)光進(jìn)行空間濾波；
[0054]探測器7，用于記錄響應(yīng)光最終通過針孔6的光子數(shù)；
[0055]計算機(jī)8，用于控制空間光調(diào)制器二4和探測器7，同時用于存儲激勵-響應(yīng)數(shù)據(jù)庫；
[0056]所述光源I的輸出端置于空間光調(diào)制器一2的前端，空間光調(diào)制器一 2的輸出端置于PUF 3的前端，PUF 3的響應(yīng)光輸出端置于空間光調(diào)制器二4的前端，空間光調(diào)制器二4的輸出端置于透鏡5的前端，透鏡5的輸出端置于針孔6的前端，針孔6的輸出端置于探測器7的前端，探測器7的輸出端置于計算機(jī)8的前端，空間光調(diào)制器二 4的控制接口連接至計算機(jī)8。
[0057]所述量子安全認(rèn)證系統(tǒng)包括兩個工作階段，具體為注冊階段和認(rèn)證階段。在注冊階段，計算機(jī)8采用波前反饋控制算法，根據(jù)探測器7的反饋結(jié)果，對空間光調(diào)制器二 4進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至將響應(yīng)光解調(diào)成平面光，從而間接獲得響應(yīng)光的波前信息。所述量子安全認(rèn)證系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)分別用激勵光和響應(yīng)光的波前信息來描述，將注冊階段中獲得的激勵-響應(yīng)對存儲于計算機(jī)8的激勵-響應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，用于在認(rèn)證階段中與待認(rèn)證的響應(yīng)信號進(jìn)行比較，從而判定是否通過認(rèn)證。
[0058]所述注冊階段的步驟如下:
[0059]步驟A，光源I的輸出光經(jīng)空間光調(diào)制器一 2調(diào)制后產(chǎn)生一個特定的激勵光，該激勵光用其波前相位進(jìn)行描述，即空間光調(diào)制器一 2對應(yīng)的調(diào)制信息矩陣來描述；
[0060]步驟B，激勵光入射至PUF3，經(jīng)PUF 3內(nèi)部多次隨機(jī)散射后形成響應(yīng)光，響應(yīng)光經(jīng)空間光調(diào)制器二 4解調(diào)后，然后依次經(jīng)過透鏡5聚焦、針孔6濾波后進(jìn)入探測器7，得到待反饋至空間光調(diào)制器二 4的結(jié)果；
[0061]步驟C，計算機(jī)8采用波前反饋控制算法，根據(jù)探測器7反饋的結(jié)果對空間光調(diào)制器二 4進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至經(jīng)過透鏡5、針孔6后進(jìn)入探測器7的光子數(shù)最大，則將響應(yīng)光解調(diào)制成了平面光，從而間接獲得了響應(yīng)光的波前信息，響應(yīng)光則由空間光調(diào)制器二4的調(diào)制信息矩陣來描述；
[0062]步驟D，將步驟A得到描述激勵光的矩陣和步驟C得到描述響應(yīng)光的矩陣組成激勵-響應(yīng)對，并將激勵-響應(yīng)對存儲至計算機(jī)8的激勵-響應(yīng)數(shù)據(jù)庫中；
[0063]步驟E，重復(fù)步驟A至D，獲得100個以上激勵-響應(yīng)對，具體個數(shù)視安全要求而定。
[0064]對于線性系統(tǒng)而言，激勵-響應(yīng)對的疊加態(tài)依然是系統(tǒng)的一個激勵-響應(yīng)對，因此只需存儲能夠描述所有PUF激勵-響應(yīng)對行為的基即可。
[0065]所述認(rèn)證階段的步驟如下:
[0066]步驟a，設(shè)定判定閾值Nth，若認(rèn)證時進(jìn)入探測器7的光子數(shù)大于或等于Nth則認(rèn)證通過，若認(rèn)證時進(jìn)入探測器7的光子數(shù)小于Nth則認(rèn)證不通過；
[0067]步驟b，從激勵-響應(yīng)數(shù)據(jù)庫9中任意選取一個激勵-響應(yīng)對，將其中的激勵矩陣加載至空間光調(diào)制器一2形成激勵光，激勵光作用到PUF 3產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)光，將激勵-響應(yīng)對的響應(yīng)矩陣加載至空間光調(diào)制器二 4對該響應(yīng)光進(jìn)行解調(diào)制；
[0068]步驟C，將探測器7探測到的光子數(shù)與判定閾值Nth比較，判定是否通過認(rèn)證；
[0069 ] 步驟d，若需提高認(rèn)證結(jié)果的正確率，則可以選擇多個激勵-響應(yīng)對對PUF進(jìn)行多次認(rèn)證，多次重復(fù)步驟b至c。
[0070]這種基于光學(xué)PUF的量子安全認(rèn)證系統(tǒng)的安全性，可以由認(rèn)證安全系數(shù)S=K/n來描述，其中K為激勵光的有效模式數(shù)，與空間光調(diào)制器的調(diào)制單元網(wǎng)格數(shù)有關(guān)，η為激勵光脈沖中平均光子數(shù)。當(dāng)激勵光脈沖中平均光子數(shù)越少，該系統(tǒng)的安全性越高，因此這里采用了高度衰減后的相干光甚至是單光子源。
[0071]為使本實用新型的內(nèi)容、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例及附