[發明專利]混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法和處理系統

有效

• 申請號: 201510342222.6
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104954122B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 馬雄峰;周泓伊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發明公開了一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法，包括以下步驟：發送方和所述接收方分別隨機選擇X基矢和Z基矢進行量子態的制備和測量，雙方進行N輪的量子信號傳遞后，雙方均保存N比特的密鑰信息和N比特的基矢信息；發送方和接收方根據基矢信息計算出X基矢數量n_x和Z基矢的數量n_z；發送方和接收方選擇一部分密鑰進行糾錯，得出X和Z基矢密鑰比特錯誤率e_x和e_z，并進行錯誤驗證；根據X基矢數量n_x、Z基矢的數量n_z、密鑰比特錯誤率e_x和e_z計算總相位錯誤率e，對丟棄基矢信息后的密鑰進行保密放大，得到最終的密鑰和成碼率。本發明具有如下優點：不需要對X和Z基矢密鑰分別進行保密放大過程，減少存儲空間；利用糾錯過程得到的X和Z基矢密鑰比特錯誤率e_x和e_z來計算e可以在n_x和n_z偏差較大的時候更準確得到e的值。

技術領域

本發明涉及量子秘鑰分發領域，具體涉及一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法和處理系統。

背景技術

量子密鑰分發是量子信息技術中最有應用前景的技術之一。隨著量子信息技術的發展，量子密鑰分發系統已經在實驗中實現。量子密鑰分發系統主要包含兩部分，一是硬件部分，包括發送、接收和測量裝置；二是軟件以及數據的后處理。在量子密鑰分發協議中，發送方利用發送裝置制備相應的量子態，并通過共用信道傳遞給接收方。接收方利用接收裝置接收并測量量子信號。通過物理層面的過程，發送方和接收方可以產生對應的密鑰。通過物理層面產生的密鑰對于發送方和接收方而言還并不是完全相同的。另外，由于潛在的竊聽者的干擾和物理裝置的不完美，密鑰可能有錯誤，甚至其一部分信息已經泄露。因此，通過物理層面產生的密鑰還需要進行后處理。后處理過程僅僅需要經典的信息傳遞和局部的信息處理，可以通過軟件來完成。后處理過程中最重要的兩個步驟是糾錯與保密放大，糾錯過程是一個經典的信息比對過程，該過程得到密鑰的比特錯誤率，并以此估計保密放大過程所需的相位錯誤率。

目前的后處理過程中，一種技術是保留基矢信息，在保密放大步驟分別輸入X與Z基矢密鑰的相位錯誤率，并進行保密放大過程。另一種技術是混合基矢條件下，可以實際測出糾錯過程所需的密鑰的比特錯誤率為：

其中n_x和n_z分別是產生的密鑰中采用X基矢和Z基矢發送(接收)的數量，e_x和e_z分別是X基矢密鑰和Z基矢密鑰的比特錯誤率，并以e_QBER來估計保密放大過程所需的相位錯誤率e。

在保留基矢信息的后處理過程中，需要占用較大存儲空間，且需要分別對X與Z基矢密鑰進行保密放大；混合基矢條件下，只需輸入總相位錯誤率進行一次保密放大過程，但現有技術中無法測量總相位錯誤率，采用e_QBER來估計e會有偏差，尤其是當n_x和n_z數量差距較大時，偏差嚴重。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的第一個目的在于提出一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法。

本發明的第二個目的在于提出一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理系統。