[實用新型]包含至少三方的量子通信裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821059795.3
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN208956064U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐飛虎;王文淵;羅開廣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本實用新型提供了一種包含至少三方的量子通信裝置，所述至少三方包括至少兩個用戶和至少一個中繼點，其中，該裝置包括：控制器，用于確定至少兩個用戶的待發(fā)送信號的信號態(tài)光強和至少一個誘導(dǎo)態(tài)光強的比例、以及信號態(tài)光強和誘導(dǎo)態(tài)光強的強度參數(shù)；調(diào)制器，與所述控制器連接，用于根據(jù)所述比例和強度參數(shù)，調(diào)制所述待發(fā)送信號，并將調(diào)整后的待發(fā)送信號發(fā)送至至少一個中繼點。本實用新型適用于非對稱信道和對稱信道，尤其是當(dāng)不同用戶使用非對稱信道傳輸信息時，不需在一側(cè)信道添加損耗，只需通過調(diào)節(jié)光強的比例和強度參數(shù)即可補償信道的損失，完成通信的過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉量子通信領(lǐng)域，尤其涉及一種包含至少三方的量子通信裝置。

背景技術(shù)

量子密鑰分配(QKD)系統(tǒng)允許兩個用戶通過一個量子信道分享一對隨機的密鑰。在Bennett和Brassard提出的BB84協(xié)議(“Quantum cryptography：Public keydistribution and coin tossing”by C Bennett，G Brassard，InternationalConference on Computer System and Signal Processing，IEEE(1984))中，一位用戶制備并發(fā)送隨機處于兩個非正交基矢之一的量子信號。另一個用戶也隨機選擇兩個基矢之一并對接收到的量子信號進行測量。他們篩選出兩者都選擇了同一組基矢的事件，并在通過一個公開的經(jīng)典信道通信之后，進行糾錯(error-correction)和隱私放大(privacyamplification)，最終獲得一對密鑰。

糾錯和隱私放大的算法的例子有低密度奇偶校驗碼(LDPC)(一種能夠高度抵抗噪聲的糾錯碼)，以及隨機全域哈希(random universal hashing)函數(shù)(這通常是用Toeplitz矩陣哈希函數(shù)實現(xiàn)的)，例如使用LDPC和Toeplitz哈希來進行糾錯和隱私放大。

誘導(dǎo)態(tài)量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)，一般使用更加有實用性的衰減激光脈沖來編碼信息，這也稱為弱相干脈沖光源(WCP)。信息的編碼可以采用偏振編碼、時間態(tài)(time-bin)編碼，或者相位編碼。用戶從數(shù)種光強(稱為誘導(dǎo)態(tài)光強和信號光強)中隨機選擇一個光強來編碼。之后，用戶可以對使用信號光強傳輸?shù)哪遣糠謹(jǐn)?shù)據(jù)進行糾錯，生成原始密鑰。同時，用戶通過分析誘導(dǎo)態(tài)的數(shù)據(jù)則可以得知需要對原始密鑰進行多少隱私放大。通過這種方式，用戶可以在使用WCP光源的同時保證協(xié)議的安全性。

測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)(MDI-QKD)涉及到三方：兩個用戶、以及一個第三方中繼點。兩個用戶各通過一個量子信道連接至第三方。他們各自制備并通過一個獨立的量子信道發(fā)送信號，并令其在第三方處相互干涉。第三方則測量干涉的結(jié)果并公開將其宣布。兩個用戶能夠通過分析這些公開結(jié)果生成一對密鑰，而這不需要兩者對第三方中繼點(即測量設(shè)備)的信任。

測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)通常和誘導(dǎo)態(tài)一起使用。在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，兩個用戶在實驗中會選擇相同的一組誘導(dǎo)態(tài)光強(這一組可以是三種或者四種光強)以及發(fā)送這些光強的比例。

在現(xiàn)有的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)的實驗中，都要求兩個量子信道有相似(即“對稱”)的損耗，如果兩個量子信道是非對稱的，系統(tǒng)的成碼率則會大大降低，甚至不能成碼。因此，現(xiàn)有的系統(tǒng)都要么被限制于信道近似對稱的情況下，要么不得不故意在一側(cè)信道中添加損耗，以換得更高的信道對稱性，即在一側(cè)信道添加了額外的光纖以增加損耗，從而換取更高的對稱性。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型的目的在于提供一種包含至少三方的量子通信裝置，以解決上述的至少一項技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本實用新型提供了一種包含至少三方的量子通信裝置，所述至少三方包括至少兩個用戶和至少一個中繼點，其中，該裝置包括：