[發(fā)明專利]量子通信擲硬幣方法及中繼系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711462164.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107968685B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙良圓;薛夢馳;劉選斌;尹紀(jì)成;邱紅康;楊光;倪文強
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇亨通問天量子信息研究院有限公司
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/29;H04B10/85;H04L9/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 金相允

1.一種量子通信擲硬幣方法，應(yīng)用于量子通信系統(tǒng)，其特征在于，所述量子通信系統(tǒng)包括第一終端、中繼系統(tǒng)及第二終端；所述方法包括：

所述第一終端依次產(chǎn)生多個光子發(fā)送給所述中繼系統(tǒng)，并記錄制備每個所述光子使用的制備基、制備比特值及發(fā)送序列號，其中，每個所述光子由所述第一終端在至少兩個預(yù)設(shè)的制備基中隨機選取一個產(chǎn)生；

所述中繼系統(tǒng)依次在多個測量基中隨機選取一個對所述第一終端發(fā)送的光子進行測量，并記錄每次測量選用的測量基、測量獲得的測量比特值及接收序列號，其中，每個所述測量基與所述制備基中的一個相同；

所述中繼系統(tǒng)將第一次成功測量到的光子作為目標(biāo)光子，告知第二終端已得到目標(biāo)光子，并將所述目標(biāo)光子的接收序列號發(fā)送給所述第一終端；

所述第二終端產(chǎn)生一隨機數(shù)加密后發(fā)送給所述第一終端；

所述中繼系統(tǒng)將所述目標(biāo)光子對應(yīng)的測量基及測量比特值加密后發(fā)送給第二終端；

所述第一終端根據(jù)所述接收序列號查找制備該目標(biāo)光子使用的制備基及制備比特值，將所述制備基及制備比特值加密后發(fā)送給所述第二終端，并根據(jù)所述隨機數(shù)及所述制備比特值進行擲硬幣計算得到擲硬幣結(jié)果值；

所述第二終端根據(jù)所述測量基及測量比特值對接收到的所述制備基及制備比特值的真實性進行校驗，在校驗通過后，根據(jù)所述隨機數(shù)及所述制備比特值進行相同的所述擲硬幣計算得到擲硬幣結(jié)果值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

所述第一終端與所述中繼系統(tǒng)預(yù)先通過量子密鑰協(xié)商得到第一量子密鑰，所述第一終端與所述中繼系統(tǒng)之間的通信通過所述第一量子密鑰進行加密；

所述第二終端與所述中繼系統(tǒng)預(yù)先通過量子密鑰協(xié)商得到第二量子密鑰，所述第二終端與所述中繼系統(tǒng)之間的通信通過所述第二量子密鑰加密；

所述中繼系統(tǒng)通過所述第二量子密鑰進行密鑰中繼，使所述第一終端與所述第二終端共享所述第一量子密鑰，所述第一終端與所述第二終端之間的通信通過所述第一量子密鑰加密。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述中繼系統(tǒng)包括依次通信連接的多個中繼節(jié)點；所述多個中繼節(jié)點中最靠近所述第一終端的作為首中繼節(jié)點與所述第一終端進行第一量子密鑰的協(xié)商；所述多個中繼節(jié)點中最靠近所述第二終端的作為尾中繼節(jié)點與所述第二終端進行第二量子密鑰的協(xié)商；所述多個中繼節(jié)點之間相互進行量子密鑰協(xié)商，并通過協(xié)商獲得的量子密鑰進行加密通信；所述多個中繼節(jié)點依次進行密鑰中繼，使所述第一終端與所述第二終端共享所述第一量子密鑰，所述第一終端與所述第二終端之間的通信通過所述第一量子密鑰加密。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一量子密鑰包括第一密鑰段及第二密鑰段；所述第二終端在將所述隨機數(shù)加密發(fā)送給所述第一終端時，使用所述第一密鑰段進行加密；所述第一終端在將所述制備基及制備比特值發(fā)送給所述第二終端時，使用所述第二密鑰段進行加密。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二量子密鑰包括第三密鑰段及第四密鑰段；所述中繼系統(tǒng)在將所述第一量子密鑰發(fā)送給所述第二終端進行密鑰中繼時，使用所述第三密鑰段進行加密；所述中繼系統(tǒng)在將所述測量基及測量比特值發(fā)送給所述第二終端時，使用所述第四密鑰段進行加密。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一終端、第二終端及中繼系統(tǒng)在進行加密傳輸時，加密采用的密鑰長度與待加密數(shù)據(jù)的長度相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

所述第一終端與所述中繼系統(tǒng)預(yù)先約定量子基選擇參數(shù)；

所述第一終端根據(jù)所述量子基選擇參數(shù)產(chǎn)生多個所述制備基，所述中繼系統(tǒng)通過所述量子基選擇參數(shù)產(chǎn)生所述多個測量基。