[發明專利]一種差分的非高斯操作放射性連續變量量子密鑰分發方法

有效

• 申請號: 201310728586.9
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103746799B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 郭迎;馬紅玲;羅鵬;王萍;王碩;王一軍;李偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

1.一種差分的非高斯操作放射性連續變量量子密鑰分發方法，其特征在于按照以下步驟進行：

第一步：可信第三方Fred利用激光發生器準備了一個雙模真空壓縮態，記為ρ_ab，光子經過雙模真空壓縮態ρ_ab分束后，再經過雙模酉變換共同產生雙模真空壓縮態此時光子的輸出模分別記為a₀和b₀，即光子經過變換后分別在模a₀和b₀上傳輸；

第二步：光子輸出模a₀和b₀通過光子減法操作來實現非高斯操作，分別得到模a₁和模b₁，Fred分別使模a₁和模b₁通過噪聲信道后變為最終的光子輸出模a₂和b₂；

第三步：在Alice和Bob接收到噪聲信道傳過來的光子輸出模a₂，b₂時，使用外差探測器來檢測進行秘密協商和糾錯，最后提取得到密鑰用于數據加密。

2.按照權利要求1所述一種差分的非高斯操作放射性連續變量量子密鑰分發方法，其特征在于：所述第一步中雙模酉變換共同產生雙模真空壓縮態的變換過程如下：

|φ>a0b0=U^ab|r>a|-r>b=Σn=0∞αn|n>a|n>b,]]>

其中代表分束器操作，分別表示作用在模a和b上的生成算符和湮滅算符，n表示光子的數目；

如果采用α＝sinh(r)，r表示壓縮系數，系數α_n可以由下式表示：

αn=αn(1+α2)n+12.]]>

3.按照權利要求1所述一種差分的非高斯操作放射性連續變量量子密鑰分發方法，其特征在于：所述第二步中光子輸出模a₀和b₀通過光子減法得到所述最終的模a₂、b₂的過程為：

Fred在模c₀和s₀上準備真空態，將模a₀和模s₀的光子輸入到傳輸效率μ_a的分束器，將模b₀和模c₀的光子輸入到傳輸效率μ_b的分束器，在兩個光束分束器中其中分束器具有相同的傳輸效率μ_a＝μ_b＝μ，其輸出記為模c₁和s₁，分別在模c₁和s₁上作用酉算子結果態可以被表示為：

|φ>a1b1s1c1=[U^as0⊗U^bc0]φ>ab|0>s0|0>c0=ΣnαnΣk=0nξnk|n-k>a1|n-k>b1|k>s1|k>c1,]]>

這里在模s₁，c₁，a₁，b₁分別表示分束器的四個輸出模，表示兩個算子的直積操作，并且代表二項式系數，用光子數目分辨檢測器檢測模s₁，c₁中的光子，當有k個光子在模式s₁和c₁上的光子在被光子數目分辨檢測器檢測時，雙模壓縮態可以被表示為如下非高斯態：

|φ(k)>a1b1=c1<k|s1<k|φ>a1b1s1c1=1pkΣn=k∞αnξnk|n-k>a1|n-k>b1,]]>

其中p_k代表歸一化因子，表示產生非高斯態的概率，即

pk=Σn=k∞αn2ξnk2,]]>

最后生成的光子經過噪聲信道分別向Alice和Bob傳輸，在接收端得到有噪聲的光子分別記為模a₂和b₂。