[發明專利]連續變量量子密鑰分發關鍵參數實時監控方法

有效

• 申請號: 201710662313.7
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107508668B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 黃鵬;曾貴華;李源
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/079;H04B10/61
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明公開了一種連續變量量子密鑰分發關鍵參數實時監控方法，包括以下步驟：發送端發送一段數據，接收端進行散粒噪聲方差N₀的標定，之后開始建立通信，一幀一幀的發送數據；發送端發送數據幀并對調制后的量子信號的方差進行監控，接收端進行測量后得到一段雙方共有的數據串；接收端知道發送端的幀頭數據，測量完成后接收端又得到了此段數據經高斯衰減信道傳輸后的測量值，接收端利用信道模型和參數估計算法公式去評估信道的透過率T和過噪聲方差V_ε；當前幀發送完畢后，等待下一幀數據發送，然后發送端和接收端重復上兩個步驟的參數估計過程從而得到實時的參數估計結果。本發明使得系統資源的耗費盡可能的得到了降低，且獲得了很好的實時性。

技術領域

本發明涉及到信道參數估計方法，尤其涉及到一種連續變量量子密鑰分發關鍵參數實時監控方法。

背景技術

連續變量量子密鑰分發技術(CVQKD)是實現量子保密通信的一種重要方式，在量子保密通信中占據重要地位。連續變量量子密鑰分發將信息編碼在光場的正則分量上，與單光子量子保密通信技術相比，這種方式具有兩方面的優勢：首先，連續變量量子保密通信系統與傳統光通信系統具有良好的融合性，易于在實際光通信系統中應用推廣，其次連續變量量子保密通信系統可以采用較少的資源獲取較大的性能，這歸結于連續變量量子密鑰分發系統的大部分器件可以采用傳統光通信器件來實現，而且在同等物理系統條件下的最終密鑰率高。近年來，連續變量量子保密通信受到了高度重視，并且快步走向實用化。

連續變量量子密鑰分發協議包括量子傳輸，竊聽檢測，秘密協商和保密加強四個過程。通常秘密協商和保密加強算法的選取是由信道參數的估計值來決定的，而竊聽檢測也是在信道估計值的基礎上得以實現。為了選取合適的秘密協商算法和保密加強算法，并計算出合理的密鑰率，需要估計信道的相關參數，如信道的過噪聲和透過率等。所謂的參數估計就是根據觀測值來對擬評估的參數進行估值處理，他在量子密鑰分發協議中起著重要作用。一種有效的連續變量量子密鑰分發的實時的參數評估方法是極其重要的。

發明內容

針對現有系統中的缺陷，本發明的目的是提供一種連續變量量子密鑰分發關鍵參數實時監控方法，能有效的對系統實現中所涉及到的參數進行評估，從而為秘密協商，保密加強和密鑰率的計算等后處理過程提供可靠的參數。

為實現上述目的，本發明是根據以下技術方案實現的：

一種連續變量量子密鑰分發關鍵參數實時監控方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1:發送端發送一段數據，接收端進行散粒噪聲方差N₀的標定，之后開始建立通信，一幀一幀的發送數據；

步驟S2：發送端發送數據幀并對調制后的量子信號的方差進行監控，接收端進行測量后得到一段雙方共有的數據串；

步驟S3：接收端知道發送端的幀頭數據，測量完成后接收端又得到了此段數據經高斯衰減信道傳輸后的測量值，接收端利用信道模型和參數估計算法公式去評估信道的透過率T和過噪聲方差V_ε；

步驟S4：當前幀發送完畢后，等待下一幀數據發送，然后發送端和接收端重復步驟S2和步驟S3的參數估計過程從而得到實時的參數估計結果。

上述技術方案中，步驟S1中接收端進行散粒噪聲方差N₀的標定包括如下步驟：

步驟S101：發送端發送一段時間的本振信號和量子信號；

步驟S102：接收端將Homodyne檢測器量子信號光的輸入端關閉，在只輸入本振光的情況下用Homodyne檢測器檢測輸出情況，統計輸出信號的總方差N_H；

步驟S103：接收端將Homodyne檢測器的兩輸入端完全遮蔽測量檢測器輸出電信號的方差V_el；