[發(fā)明專利]基于測量設(shè)備無關(guān)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811043729.1
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN108989035B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪超;白棟允;李華生
• 申請（專利權(quán)）人: 上海循態(tài)信息科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70;H04B10/516
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種基于測量設(shè)備無關(guān)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)，包括：熱源分束步驟：熱源按照設(shè)定分離比分離成兩束光源；量子態(tài)的被動制備步驟：選擇兩束光源的一束光源進行本地共軛平衡零差探測，將另一束光源衰減到需要的調(diào)制方差，形成量子態(tài)的制備；發(fā)送步驟：將制備的量子態(tài)發(fā)送至第三方；接收測量步驟：第三方對接收到的量子態(tài)進行貝爾態(tài)測量；結(jié)果公布步驟：第三方公布貝爾態(tài)測量的結(jié)果；安全密鑰建立步驟：根據(jù)貝爾態(tài)測量的結(jié)果來建立安全的密鑰。本發(fā)明采用被動制備，成本較低，本發(fā)明并不嚴(yán)格需要單模熱源，多模熱源同樣也能完成量子態(tài)的制備，本發(fā)明中的共軛平衡零差檢測以及貝爾態(tài)測量具有模式過濾的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)技術(shù)，具體地，涉及一種基于測量設(shè)備無關(guān)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著計算機信息技術(shù)的快速發(fā)展以及密碼破譯手段、病毒多方式入侵等日趨嚴(yán)峻性，信息技術(shù)對信息安全的要求日益增加。近些年來，由于量子力學(xué)具有的不確定性原理和不可克隆性等特性，利用量子來進行密鑰分發(fā)引起了研究人員的廣泛關(guān)注。

量子密鑰分發(fā)技術(shù)主要包括離散變量量子密鑰分發(fā)和連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)。離散變量量子密鑰分發(fā)研究起步較早也較為成熟。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)起步較晚但相對于離散變量量子密鑰分發(fā)來講，它不僅密鑰率更高，而且與傳統(tǒng)的相干光通信有更好的兼容性，因此，吸引了許多研究人員進行理論上和實驗上的大量研究。

量子密鑰分發(fā)在理論上具有無條件安全性，即各種器件滿足一定條件的理想假設(shè)。然而，在實際實施過程中，針對實際探測器進行攻擊的方案已經(jīng)被提出，這對于依賴零差檢測和外差檢測的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)帶來了很多實際安全性漏洞。為了解決探測器帶來的實際安全性影響，基于測量設(shè)備無關(guān)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的協(xié)議被提出。在現(xiàn)有的理論方案中，所有的連續(xù)變量的測量設(shè)備無關(guān)的協(xié)議都是基于高斯相干調(diào)制態(tài)，即實施的是主動態(tài)制備。然而，高斯調(diào)制相干態(tài)的實現(xiàn)需要成本較高的連續(xù)光源以及高消光比、高穩(wěn)定性的調(diào)制器，這就提高了方案實施的成本，尤其是對于連續(xù)變量的測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議來講，有兩個發(fā)送者需要進行量子態(tài)的制備。

為了促進連續(xù)變量測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議的商用化進程，本專利提出了利用熱態(tài)作為制備光源的方案，而不是用高斯調(diào)制相干態(tài)來制備量子態(tài)的方案。該方案利用光束分離器將一個熱態(tài)光源分成兩束，其中一束進行本地共軛平衡零差檢測，另外一束經(jīng)過衰減之后進行傳輸，該方案一定程度上減少了量子態(tài)制備的成本。但該方案由于是進行量子態(tài)的被動制備，會在制備過程中引入一個額外的過噪聲，但該過噪聲可以通過提高熱態(tài)平均光子數(shù)來進行有效地抑制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于測量設(shè)備無關(guān)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于測量設(shè)備無關(guān)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方法，包括如下步驟：

熱源分束步驟：熱源按照設(shè)定分離比分離成兩束光源；

量子態(tài)的被動制備步驟：選擇兩束光源的一束光源進行本地共軛平衡零差探測，將另一束光源衰減到需要的調(diào)制方差，形成量子態(tài)的制備；

發(fā)送步驟：將制備的量子態(tài)發(fā)送至第三方；

接收測量步驟：第三方對接收到的量子態(tài)進行貝爾態(tài)測量；

結(jié)果公布步驟：第三方公布貝爾態(tài)測量的結(jié)果；

安全密鑰建立步驟：根據(jù)貝爾態(tài)測量的結(jié)果來建立安全的密鑰。

優(yōu)選地，所述熱源通過50：50的光束分離器分束成兩束光源。

優(yōu)選地，所述另一束光源通過一個光衰減器進行衰減。

優(yōu)選地，制備的量子態(tài)有兩個，兩個所述量子態(tài)具有相同的方差，兩個所述量子態(tài)通過光纖信道傳輸?shù)降谌竭M行貝爾態(tài)的測量。