[發(fā)明專利]一種基于實(shí)際探測系統(tǒng)的與設(shè)備無關(guān)量子密碼的生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710765197.1
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN107528686B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚勇剛;賈磊磊;王松林
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08
• 代理公司: 41119 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 崔旭東<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種基于實(shí)際探測系統(tǒng)的與設(shè)備無關(guān)量子密碼的生成方法，發(fā)送端A和接收端B之間設(shè)置光源以產(chǎn)生糾纏光子對，當(dāng)發(fā)送端A、接收端B接收到對應(yīng)的光子后，均對接收到的光子隨機(jī)地實(shí)施操作，然后發(fā)送端A、接收端B分別以概率p、概率1?p選擇信號(hào)模式和檢測模式；在信號(hào)模式下，直接對操作過后的脈沖隨機(jī)地在碼產(chǎn)生基上或者在Bell基上進(jìn)行測量，并且根據(jù)之前的操作對測量結(jié)果的比特值進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；最后通過發(fā)送端A和接收端B公布它們每一個(gè)光脈沖的用途，并且選擇出密碼串進(jìn)行碼產(chǎn)生或者進(jìn)行Bell測試，生成最終的安全密鑰。本發(fā)明可以讓與測量無關(guān)量子密碼在低效率探測裝置下使用，而且不用擔(dān)心探測器的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子密碼通信領(lǐng)域，特別是一種基于實(shí)際探測系統(tǒng)的與設(shè)備無關(guān)量子密碼生成方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)、金融和國防等領(lǐng)域?qū)Π踩砸蟮奶岣撸孔用艽a正慢慢從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入這些領(lǐng)域。然而相比之下，人們對量子密碼領(lǐng)域方面人才的數(shù)量和質(zhì)量要求也日益提高，如何讓量子密碼用戶在不需要考慮密碼裝置內(nèi)部運(yùn)作的情況下獲取安全的密碼是量子密碼推廣的前提。

與設(shè)備無關(guān)量子密碼可以讓密碼用戶無需考慮量子密碼裝置的缺陷而產(chǎn)生無條件安全的密碼，但是由于與設(shè)備無關(guān)量子密碼的安全性基于無漏洞Bell實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的，對測量裝置的探測效率要求非常高，在目前的條件無法大規(guī)模推廣，甚至在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)施起來也非常困難。如何在低探測效率的條件下實(shí)施與設(shè)備無關(guān)量子密碼是該方案應(yīng)用于各行業(yè)中的先決條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于實(shí)際探測系統(tǒng)的與設(shè)備無關(guān)量子密碼的生成方法，用以解決現(xiàn)有方法對低探測條件和設(shè)備要求較高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的提供，本發(fā)明的方案包括：

一種基于實(shí)際探測系統(tǒng)的與設(shè)備無關(guān)量子密碼的生成方法，步驟如下：

(1)發(fā)送端A和接收端B之間設(shè)置光源以產(chǎn)生糾纏光子對，其中一個(gè)光子發(fā)送給發(fā)送端A，另一個(gè)光子發(fā)送給接收端B；

(2)當(dāng)發(fā)送端A、接收端B接收到對應(yīng)的光子后，均對接收到的光子隨機(jī)地實(shí)施σ_xσ_z或單位算符操作，然后發(fā)送端A以概率p選擇信號(hào)模式，以概率1-p選擇檢測模式；接收端B以概率p選擇信號(hào)模式，以概率1-p選擇檢測模式；

在信號(hào)模式下，直接對操作過后的脈沖隨機(jī)地在碼產(chǎn)生基上或者在Bell基上進(jìn)行測量，如果它們在脈沖上操作了σ_xσ_z，則對測量結(jié)果的比特值進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，否則不翻轉(zhuǎn)；

在檢測模式下，在脈沖上用Hadamard算符或單位算符進(jìn)行操作，然后對測量結(jié)果在碼產(chǎn)生基上或者Bell基上進(jìn)行測量；

(3)發(fā)送端A和接收端B公布它們每一個(gè)光脈沖的用途，并且選擇出密碼串進(jìn)行碼產(chǎn)生或者進(jìn)行Bell測試；如果有不正常的結(jié)果，則放棄它們的通訊；

(4)如果它們的通訊沒有被放棄，則對密碼串進(jìn)行錯(cuò)誤糾正和秘密放大，從而生成最終的安全密鑰。

進(jìn)一步的，接收端A的碼產(chǎn)生基為A1K，A2K；接收端B的碼產(chǎn)生基為B1K，B2K。

進(jìn)一步的，接收端A的Bell基為A1B，A2B，接收端B的Bell基為B1B，B2B。

進(jìn)一步的，步驟(3)中，根據(jù)誤碼率和CHSH多項(xiàng)式判斷結(jié)果是否正常。

按照本領(lǐng)域的習(xí)慣，發(fā)送端A為Alice，接收端B為Bob，竊聽者為Eve。

當(dāng)通訊雙方的探測設(shè)備探測效率較低時(shí)，就可能使得量子密碼的安全性無法再通過Bell定理來保證?；谀壳暗膶?shí)驗(yàn)結(jié)果，局域隱變量可以被排除，但是人為因素依然可以通過探測效率的漏洞對與測量設(shè)備無關(guān)量子密碼進(jìn)行攻擊。