Способ передачи ключа шифрования/расшифрования по волоконно-оптической линии неограниченной длины

Изобретение относится к области фотонной квантовой связи, а именно к формированию ключа шифрования/расшифрования, и может быть использовано в качестве отдельного элемента при построении симметричных криптографических систем, предназначенных для передачи шифрованных сообщений. Техническим результатом является увеличение дальности распространения секретного ключа в системе квантовой криптографии на неограниченное расстояние. Указанный технический результат достигается за счет использования в квантовом канале связи квантового повторителя с источниками фотонов в узлах. Узлы квантового повторителя могут быть разнесены на расстояния, позволяющие передать однофотонный сигнал. Квантовый повторитель переносит перепутывание состояний фотонов между двумя соседними узлами на более далекие узлы. При передаче секретного ключа заявляемым способом поляризационное кодирование информации применяется к фотонам, находящимся в перепутанных состояниях. 4 ил.

 

Изобретение относится к области фотонной квантовой связи, а именно к формированию ключа шифрования/расшифрования (КлШР), и может быть использовано в качестве отдельного элемента при построении симметричных криптографических систем, предназначенных для передачи шифрованных сообщений.

Известен способ формирования КлШР при использовании квантового канала связи (Патент US 5515438, H04L 9/00 от 07.05.1996), который позволяет автоматически сформировать КлШР без дополнительных мер по рассылке (доставке) предварительной последовательности. Известный способ заключается в использовании принципа неопределенности квантовой физики и формирует КлШР посредством передачи фотонов по квантовому каналу. Способ обеспечивает получение КлШР с высокой стойкостью к компрометации, осуществляет гарантированный контроль наличия и степени перехвата КлШР.

Однако КлШР по данному способу может быть сформирован при использовании волоконно-оптических линий связи ограниченной длины.

Известен способ формирования КлШР при использовании двух квантовых каналов связи (Патент RU 2235434, Н04В 10/30 от 29.03.2002), который позволяет передать двум пользователям фотоны в перепутанных квантово-механических состояниях. При измерении состояния одного фотона первым пользователем у второго пользователя измеряемый параметр фотона становится противоположным. Так как источник перепутанных состояний фотонов находится между двумя пользователями, то оптическая линия связи между ними увеличивается в два раза по сравнению с квантово-криптографическими системами с поляризационным и фазовым кодированием.

Однако секретный ключ в данной системе может быть передан на расстояние, ограниченное двумя волоконными линиями связи, длина которых определяется затуханием однофотонных импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу передачи ключа по квантово-криптографической системе связи является способ, при котором для увеличения дальности передачи КлШР используются перепутанные состояния фотонов и поляризационное кодирование информации (Патент RU 2360367, H04L 9/14 от 27.12.2007). В результате применения в квантово-криптографической системе протокола передачи ключа с применением поляризационного кодирования и перепутанных по поляризации пар фотонов в систему добавлено два квантовых канала связи. Таким образом, предложенный протокол передачи КлШР позволяет увеличить длину волоконно-оптической линии связи в три раза по сравнению с классическими системами квантовой криптографии.

Однако недостатком известной поляризационной квантовой криптосистемы является ограничение расстояния передачи секретного ключа дальностью распространения однофотонного импульса по волоконной линии связи, несущего кодовый бит, что обусловлено принципиальной невозможностью клонировать одиночный фотон. При этом дальность распространения одиночного фотона определяется затуханием его энергии в оптическом квантовом канале.

Целью изобретения является увеличение дальности распространения секретного ключа в системе квантовой криптографии на неограниченное расстояние.

Цель достигается тем, что между отправителем и получателем квантового ключа в квантовую линию связи помещается квантовый повторитель, в узлах которого расположены источники перепутанных пар фотонов. Узлы квантового повторителя могут быть разнесены на расстояния, позволяющие передать однофотонный сигнал. Квантовый повторитель позволяет перенести перепутывание состояний фотонов между двумя соседними узлами на более далекие узлы.

В известном техническом решении (Патент US 5515438, H04L 9/00 от 07.05.96) имеются признаки, присущие заявленному решению. Это использование для передачи криптографического ключа между двумя пользователями неортогональных квантовых состояний фотонов и применение поляризационной модуляции. Однако свойства заявленного решения отличаются от свойств известного решения тем, что заявленная система дополнена источниками фотонов в перепутанных состояниях и узлами квантового повторителя.

В известном техническом решении (Патент RU 2235434, Н04В 10/30 от 29.03.2002) имеются признаки, присущие заявленному решению. Это использование для передачи секретного ключа фотонов в перепутанных квантово-механических состояниях. Однако свойства заявленного решения отличаются от свойств известного решения тем, что помимо фотонов в перепутанных состояниях используется протокол поляризационного кодирования информации. Вместо одного источника фотонов в перепутанных состояниях используется квантовый повторитель, содержащий источники фотонов в перепутанных состояниях.

В известном техническом решении (Патент RU 2360367, H04L 9/14 от 27.12.2007) имеются признаки, присущие заявленному решению. Это конструкции передатчика и приемника фотонов, наличие источника фотонов в перепутанных состояниях, трех оптоволоконных линий связи для передачи оптических однофотонных импульсов. Однако свойства заявленного решения отличаются от свойств известного решения тем, что в один из квантовых каналов связи вместо источника фотонов в перепутанных состояниях встроены узлы квантового повторителя.

Анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе достигается увеличение дальности передачи КлШР на неограниченное расстояние. В предлагаемом изобретении в один из квантовых каналов связи встроен квантовый повторитель, благодаря чему состояния перепутанных пар фотонов между двумя узлами переносятся на более дальние узлы. Узлы повторителя с источниками пар фотонов в перепутанных состояниях могут быть разнесены на расстояния, позволяющие передать однофотонный сигнал. Это позволяет существенно увеличить длину волоконной линии связи.

Преимущества данного изобретения станут более очевидными из подробного описания его предпочтительного осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры, в которых:

фиг. 1 изображает схему установки квантовой криптографии с поляризационным кодированием и квантовым повторителем в одном из каналов связи;

фиг. 2 - схему квантового повторителя;

фиг. 3 - перенос перепутывания состояний фотонов на более дальние узлы;

фиг. 4 - схему работы повторителя.

Поляризационная квантовая криптосистема содержит передающую и приемную стороны. В состав передающей стороны входят первый блок формирования секретного ключа, выход которого является первым выходом криптосистемы, первый и второй датчики случайных чисел, однофотонный лазер и поляризационный модулятор. В состав приемной стороны входят второй блок формирования секретного ключа, выход которого является вторым выходом криптосистемы, третий датчик случайных чисел, поляризационный светоделитель, неподвижное зеркало, первый и второй детекторы фотонов. Вход/выход обмена данными второго блока формирования секретного ключа соединен с первым несекретным каналом связи. Поляризационная квантовая криптосистема также содержит поляризационный модулятор, первый квантовый канал связи, второй несекретный канал связи, измеритель полного набора состояний Белла, второй квантовый канал связи и третий квантовый канал связи, в котором находятся узлы квантового повторителя с источниками пар фотонов в перепутанных состояниях.

Для достижения указанной цели в поляризационную квантовую криптосистему, содержащую передающую сторону, включающую первый блок формирования секретного ключа, выход которого является первым выходом криптосистемы, первый и второй датчики случайных чисел, однофотонный лазер и поляризационный модулятор, приемную сторону, включающую второй блок формирования секретного ключа, выход которого является вторым выходом криптосистемы, третий датчик случайных чисел, поляризационный светоделитель, неподвижное зеркало, первый и второй детекторы фотонов, а также первый несекретный канал связи и первый квантовый канал связи, вход которого подключен к выходу поляризационного модулятора, первый вход которого соединен с выходом однофотонного лазера, второй вход - с выходом первого датчика случайных чисел и с первым входом первого блока формирования секретного ключа, третий вход - с выходом второго датчика случайных чисел и со вторым входом первого блока формирования секретного ключа, вход/выход обмена данными которого соединен через первый несекретный канал связи с входом/выходом обмена данными второго блока формирования секретного ключа, первый вход которого подключен к выходу третьего датчика случайных чисел и к первому входу поляризационного светоделителя, первый выход которого соединен посредством неподвижного зеркала с входом первого детектора фотонов, выход которого подключен ко второму входу второго блока формирования секретного ключа, третий вход которого соединен с выходом второго детектора фотонов, вход которого соединен со вторым выходом поляризационного светоделителя, второй несекретный канал связи, измеритель полного набора состояний Белла, второй и третий квантовые каналы связи, квантовый повторитель, выход первого квантового канала связи подключен к первому входу измерителя полного набора состояний Белла, выход которого соединен через второй несекретный канал связи с третьим входом первого блока формирования секретного ключа, а второй вход - через второй квантовый канал связи с первым выходом квантового повторителя, второй выход которого подключен через третий квантовый канал связи ко второму входу поляризационного светоделителя.

Предлагаемый способ передачи секретного ключа с помощью поляризационной квантовой криптосистемы обеспечивает увеличение дальности распространения секретного ключа без ухудшения криптостойкости.

Предлагаемый способ передачи секретного ключа с помощью поляризационной квантовой криптосистемы предполагает выполнение известных в квантовых системах операций, которые могут быть реализованы с помощью известных функциональных элементов. Элементы системы известны из прототипа.

Поляризационная квантовая криптосистема (фиг. 1) содержит передающую и приемную стороны 1 и 2. В состав передающей стороны 1 входят первый блок 3 формирования секретного ключа, выход которого является первым выходом криптосистемы, первый и второй датчики 4 и 5 случайных чисел, однофотонный лазер 6 и поляризационный модулятор 7. Выход поляризационного модулятора 7 соединен с первым квантовым каналом 8 связи. Вход/выход обмена данными первого блока 3 формирования секретного ключа соединен с первым несекретным каналом 9 связи. В состав приемной стороны 2 входят второй блок 10 формирования секретного ключа, выход которого является вторым выходом криптосистемы, третий датчик 11 случайных чисел, поляризационный светоделитель 12, неподвижное зеркало 13, первый и второй детекторы 14 и 15 фотонов. Вход/выход обмена данными второго блока 10 формирования секретного ключа соединен с первым несекретным каналом 9 связи. Поляризационная квантовая криптосистема также содержит второй несекретный канал 16 связи, измеритель 17 полного набора состояний Белла, второй квантовый канал 18 связи, квантовый повторитель 19 перепутанных по поляризации пар фотонов, третий квантовый канал 20 связи.

На передающей стороне 1 первый вход поляризационного модулятора 7 соединен с выходом однофотонного лазера 6, второй вход - с выходом первого датчика 4 случайных чисел и с первым входом первого блока 3 формирования секретного ключа, третий вход - с выходом второго датчика 5 случайных чисел и со вторым входом первого блока 3 формирования секретного ключа. На приемной стороне 2 первый вход второго блока 10 формирования секретного ключа подключен к выходу третьего датчика 11 случайных чисел и к первому входу поляризационного светоделителя 12, первый выход которого соединен посредством неподвижного зеркала 13 с входом первого детектора 14 фотонов, выход которого подключен ко второму входу второго блока 10 формирования секретного ключа, третий вход которого соединен с выходом второго детектора 15 фотонов, вход которого соединен со вторым выходом поляризационного светоделителя 12.

Выход первого квантового канала 8 связи подключен к первому входу измерителя 17 полного набора состояний Белла, выход которого соединен через второй несекретный канал 16 связи с третьим входом первого блока 3 формирования секретного ключа. Первый выход квантового повторителя 19 соединен через второй квантовый канал 18 связи со вторым входом измерителя 17 полного набора состояний Белла. Второй выход квантового повторителя 19 соединен через третий квантовый канал 20 со вторым входом поляризационного светоделителя 12.

При передаче квантовой информации нельзя усилить сигнал из-за невозможности клонирования квантового состояния. Тем не менее, в линию связи можно внести квантовый повторитель, дающий возможность передачи квантовой информации на большие расстояния с помощью создания перепутанного состояния между отправителем и получателем. Суть протокола квантового повторителя состоит в том, что между отправителем А и получателем В помещается ряд промежуточных узлов С₁, С₂, …, C_N-1, и изначально перепутывание создается между соседними узлами (фиг. 2). Следующим шагом является создание на основе этого перепутывания перепутанного состояния между более далекими узлами - так называемый перенос перепутывания или свопинг. Проведение свопинга во всех узлах приведет к появлению требуемого перепутывания между узлами А и В (фиг. 3).

Таким образом, квантовый повторитель решает проблему секретной коммуникации на большие расстояния.

Выполняемые при свопинге измерения и преобразования неизбежно вносят шум в процесс переноса перепутывания, а точность воспроизведения перепутанного состояния между соседними узлами всегда ограничено сверху некоторым значением. Чтобы избавиться от шума и повысить точность передачи информации, необходимо провести очищение кубитов. Рассмотрим протокол передачи кубитов в квантовом повторителе с процедурой очищения.

Назовем, для определенности, два кубита в одном узле такого повторителя верхним и нижним кубитом. При этом нижние кубиты будут использоваться, в частности, для создания исходного перепутывания, а верхние - для хранения окончательного (фиг. 4). Согласно протоколу для создания перепутывания между верхними кубитами крайних пунктов А и В вся цепочка узлов делится на два сегмента и (i) проводится перепутывание верхних кубитов на краях этих сегментов, после чего создается перепутывание между нижними кубитами двух соседних средних узлов. Затем (ii) посредством свопинга получаем перепутанное состояние между крайними верхними кубитами. В результате все верхние кубиты, кроме крайних, а также все нижние кубиты свободны от перепутывания, поэтому можно, не нарушая созданных корреляций, (iii) создать подобным образом перепутывание и между нижними кубитами крайних узлов, что необходимо (iv) для очищения перепутанного состояния между соответствующими верхними узлами. Процедура создания перепутывания крайних нижних кубитов и последующего очищения может повторяться несколько раз, пока точность результирующего состояния не станет достаточно большой. Для того чтобы создать перепутывание на краях каждого из сегментов, используется эта же процедура, то есть последовательность действий (i)-(iv) рекурсивно повторяется на всех этапах протокола, пока сегмент состоит более чем из двух узлов. На самом нижнем уровне рекурсии (перепутывание соседних узлов) верхние кубиты перепутываются путем отображения состояния с нижних.

Передающая сторона 1 и измеритель 17 полного набора состояний Белла пространственно разнесены друг относительно друга на расстояние, определяемое длиной первого квантового канала 8. Измеритель 17 полного набора состояний Белла и квантовый повторитель разнесены на расстояние, определяемое длиной второго квантового канала 18. Квантовый повторитель и принимающая сторона 2 разнесены на расстояние, определяемое длиной третьего квантового канала 20. При этом длины первого, второго и третьего квантовых каналов 8, 18 и 20 определяются дальностью распространения одиночного фотона в квантовом канале. Расстояние между отправителем и получателем информации складывается из суммы длин квантовых каналов 8, 18 и 20 и длины квантового повторителя. Узлы квантового повторителя 19 могут быть разнесены на расстояния, определяемые дальностью распространения фотона по оптическому волокну. Таким образом, увеличивая число узлов квантового повторителя можно неограниченно увеличивать расстояние между отправителем и получателем секретного ключа.

Поляризационная квантовая криптосистема работает следующим образом.

Создание секретного ключа в виде случайной последовательности единиц и нулей в предлагаемой поляризационной квантовой криптосистеме осуществляют на основе известного протокола ВВ84.

На передающей стороне 1 одиночный фотон Ф₁, вырабатываемый однофотонным лазером 6, проходит через поляризационный модулятор 7 и излучается в первый квантовый канал 8 связи. Последовательность передаваемых с передающей стороны 1 на приемную сторону 2 символов «1» и «0», представляющих кодовые биты, случайна и вырабатывается первым датчиком 4 случайных чисел. При этом случайна и очередность выбора вертикальной (90°) или горизонтальной (0°) поляризации в прямоугольном поляризационном базисе или поляризации под углами (+45°) и (-45°) в диагональном поляризационном базисе как в поляризационном модуляторе 7 на передающей стороне 1, так и в поляризационном светоделителе 12 на приемной стороне 2. Эта случайность обеспечивается соответственно вторым и третьим датчиками 5 и 11 случайных чисел.

При передаче символа «1» фотон Ф₁ имеет вертикальную поляризацию в прямоугольном поляризационном базисе или повернутую на +45° поляризацию в диагональном поляризационном базисе. При передаче символа «0» фотон Ф₁ имеет горизонтальную поляризацию в прямоугольном поляризационном базисе или повернутую на -45° поляризацию в диагональном поляризационном базисе. Поляризационный базис для фотона Ф₁ выбирается по случайному закону вторым датчиком 5 случайных чисел. Фотон Ф₁, пройдя первый квантовый канал 8, поступает на первый вход измерителя 17 полного набора состояний Белла.

На выходах А и В квантового повторителя получаются перепутанные по поляризации пары фотонов Ф₂ и Ф₃:

где и - поляризация соответствующих фотонов.

Фотон Ф₂ перепутанной пары с первого выхода квантового повторителя через второй квантовый канал 18 поступает на второй вход измерителя 17 состояний Белла.

Совместное состояние всех трех фотонов Ф₁, Ф₂ и Ф₃ можно записать как:

где - одно из состояний поляризации фотона Ф₁, определяемое кодовым битом (первым датчиком 4 случайных чисел) и выбранное поляризационным базисом (вторым датчиком 5 случайных чисел). В общем виде состояние поляризации фотона Ф₁ можно записать как:

где переменные α, β могут принимать значения 0, 1, .

Подставляя в (2) выражения (1) и (3), а затем в каждом из полученных слагаемых произведя разложение совместных состояний фотона Ф₁, несущего кодовый бит, и фотона Ф₂ перепутанной пары по полному базису Белла, получим:

где , и , - базисные векторы, которые подлежат измерению в измерителе 17 полного набора состояний Белла.

S₀, S₁, S₂ - операторы Стокса, действие которых на состояние имеет вид:

В зависимости от результата измерения состояний Белла фотонов Ф₁ и Ф₂ поляризационное состояние фотона Ф₃ перепутанной пары с вероятностью 0,25 телепортируется в одно из четырех состояний: , , , .

Результат измерения состояний Белла фотона Ф₁, несущего кодовый бит, и фотона Ф₂ перепутанной пары, полученный с помощью измерителя 17 полного набора состояний Белла, передают через второй несекретный канал 16 связи на третий вход первого блока 3 формирования секретного ключа, расположенного на передающей стороне 1.

Фотон Ф₃ перепутанной пары со второго выхода квантового повторителя 19 через третий квантовый канал 20 поступает на второй вход поляризационного светоделителя 12 на приемной стороне 2.

В зависимости от типа поляризации фотон Ф₃ перепутанной пары проходит либо на первый выход поляризационного светоделителя 12 и далее с помощью неподвижного зеркала 13 на вход первого детектора 14 фотонов, либо на второй выход поляризационного светоделителя 12 и далее на вход второго детектора 15 фотонов.

Второй блок 10 формирования секретного ключа на приемной стороне 2 при приеме каждого одиночного фотона Ф₃ перепутанной пары получает от третьего датчика 11 случайных чисел данные, определяющие поляризационный базис поляризационного светоделителя 12, а от первого и второго детекторов 14 и 15 фотонов - значения их выходных сигналов, по которым он определяет соответствующее значение ''1'' или ''0'' кодового бита, переносимого этим одиночным фотоном.

Далее для выработки одинакового для передающей и приемной сторон 1 и 2 секретного ключа, который невозможно выделить по наблюдениям одиночных фотонов в первом, втором или третьем квантовых каналах 8, 18 или 20 связи, в предлагаемой поляризационной квантовой криптосистеме используют первый несекретный канал 9 связи. По этому каналу первый блок 3 формирования секретного ключа на передающей стороне 1 и второй блок 10 формирования секретного ключа на приемной стороне 2 обмениваются информацией только о выбранных в поляризационном светоделителе 12 поляризационном базисе при приеме каждого одиночного фотона Ф₃, переносящего кодовый бит, и о позициях принимаемой последовательности кодовых бит, на которых поляризационные базисы поляризационного модулятора 7 и поляризационного светоделителя 12.

Первый блок 3 формирования секретного ключа на передающей стороне 1 получает по первому несекретному каналу 9 связи от расположенного на приемной стороне 2 второго блока 10 формирования секретного ключа информацию о выбранном с помощью третьего датчика 11 случайных чисел в поляризационном светоделителе 12 поляризационном базисе (прямоугольном или диагональном) для каждого одиночного фотона. При этом значение ''1'' или ''0'' переносимого одиночным фотоном кодового бита, определяемое вторым блоком 10 формирования секретного ключа по выходным сигналам первого и второго детекторов 14 и 15 фотонов, второй блок 10 формирования секретного ключа в первый несекретный канал 9 связи не посылает.

В первом блоке 3 формирования секретного ключа сравнивают для каждого передаваемого в первый квантовый канал 8 связи одиночного фотона Ф₁ и принимаемого из третьего квантового канала 20 одиночного фотона Ф₃ поляризационные базисы поляризационного модулятора 7 и поляризационного светоделителя 12 и определяют позиции в сформированной первым датчиком 4 случайных чисел последовательности кодовых бит, на которых указанные поляризационные базисы совпадают. На этих позициях в зависимости от поляризации фотона Ф₃ перепутанной пары либо совпадают, либо взаимно инвертированы значение переданного кодового бита, заданного на передающей стороне первым датчиком 4 случайных чисел, и соответствующее значение принятого кодового бита, определяемое на приемной стороне вторым блоком 10 формирования секретного ключа с помощью первого и второго детекторов 14 и 15 фотонов.

Затем из последовательности кодовых битов, сформированных первым датчиком 4 случайных чисел, в первом блоке 3 формирования секретного ключа выбирают кодовые биты только на тех позициях, на которых поляризационные базисы поляризационного модулятора 7 и поляризационного светоделителя 12 совпадают, причем значения выбранных кодовых битов либо оставляют неизменными, либо инвертируют в зависимости от поляризации соответствующего фотона Ф₃ перепутанной пары. Тем самым формируют биты секретного ключа на передающей стороне 1.

После этого первый блок 3 формирования секретного ключа на передающей стороне 1 передает по первому несекретному каналу 9 связи во второй блок 10 формирования секретного ключа на приемной стороне 2 информацию о позициях, на которых поляризационные базисы поляризационного модулятора 7 и поляризационного светоделителя 12 совпали. При этом значения ''1'' или ''0'' кодовых битов первый блок 3 формирования секретного ключа в первый несекретный канал 9 связи не посылает.

Второй блок 10 формирования секретного ключа на приемной стороне 2 по полученной информации о позициях принимаемой последовательности кодовых бит, на которых поляризационные базисы поляризационного модулятора 7 и поляризационного светоделителя 12 совпали, однозначно определяет значение бит секретного ключа на приемной стороне.

Таким образом, передающая сторона 1 однозначно определяет значение бита секретного ключа, полученного приемной стороной 2 при условии случайного совпадения их поляризационных базисов.

Длины первого квантового канала 8, второго квантового канала 18 и третьего квантового канала 20 выбираются исходя из условия уверенного приема одиночного фотона. В результате общая дальность распространения секретного ключа в заявленной поляризационной квантовой криптосистеме будет равна сумме длин первого, второго и третьего квантовых каналов 8, 18, 20 и каналов между узлами квантового повторителя, т.е. увеличивается по сравнению с аналогичной дальностью в известной поляризационной квантовой криптосистеме на суммарную длину второго, третьего квантовых каналов 18, 20 и суммарную длину квантовых каналов между узлами повторителя. При увеличении числа узлов повторителя увеличивается расстояние между отправителем и получателем секретного ключа.

Таким образом, в рассмотренном способе за счет использования вместо источника фотонов в перепутанных состояниях квантового повторителя с источниками фотонов в узлах обеспечивается достижение технического результата - увеличение дальности распространения секретного ключа на неограниченное расстояние без ухудшения криптостойкости.

Способ передачи ключа шифрования/расшифрования по волоконно-оптической линии неограниченной длины, заключающийся в том, что для поляризационного кодирования фотонов в перепутанных состояниях используется система квантовой криптографии, содержащая передающую сторону, включающую первый блок формирования секретного ключа, выход которого является первым выходом криптосистемы, первый и второй датчики случайных чисел, однофотонный лазер и поляризационный модулятор, приемную сторону, включающую второй блок формирования секретного ключа, выход которого является вторым выходом криптосистемы, третий датчик случайных чисел, поляризационный светоделитель, неподвижное зеркало, первый и второй детекторы фотонов, а также первый несекретный канал связи и первый квантовый канал связи, вход которого подключен к выходу поляризационного модулятора, первый вход которого соединен с выходом однофотонного лазера, второй вход - с выходом первого датчика случайных чисел и с первым входом первого блока формирования секретного ключа, третий вход - с выходом второго датчика случайных чисел и со вторым входом первого блока формирования секретного ключа, вход/выход обмена данными которого соединен через первый несекретный канал связи с входом/выходом обмена данными второго блока формирования секретного ключа, первый вход которого подключен к выходу третьего датчика случайных чисел и к первому входу поляризационного светоделителя, первый выход которого соединен посредством неподвижного зеркала с входом первого детектора фотонов, выход которого подключен ко второму входу второго блока формирования секретного ключа, третий вход которого соединен с выходом второго детектора фотонов, вход которого соединен со вторым выходом поляризационного светоделителя, выход первого квантового канала связи подключен к первому входу измерителя полного набора состояний Белла, выход которого соединен через второй несекретный канал связи с третьим входом первого блока формирования секретного ключа, между вторым и третьим квантовыми каналами расположен квантовый повторитель с источниками перепутанных по поляризации фотонов в узлах, первый выход которого соединен с измерителем полного набора состояний Белла, а второй выход подключен через третий квантовый канал связи ко второму входу поляризационного светоделителя, отличающийся тем, что передача секретного ключа для симметричной системы шифрования может быть осуществлена на неограниченное расстояние.