[發(fā)明專利]一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010280431.3
• 申請(qǐng)日: 2020-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN111555867A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘青;東晨;車雅良;吳田宜;楊劍;陳熙亞;荊鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法，具體包括如下步驟：步驟1，建立大氣湍流模型；步驟2，將步驟1建立的大氣湍流模型輸入閾值選擇模塊中，進(jìn)行閾值后處理；步驟3，將經(jīng)步驟2處理后的信號(hào)依次輸送至經(jīng)典的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)模塊和隱私放大模塊中，生成安全密鑰，完成測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)。本發(fā)明基于全尺度大氣信道下系統(tǒng)傳輸率數(shù)學(xué)模型通過迭代算法提前確定最優(yōu)門限值，利用該門限值進(jìn)行后選擇，篩選出具有高傳輸率的信號(hào)區(qū)間，從而有效提高密鑰生成率，改善鏈路性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子信息處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法。

背景技術(shù)

目前自由空間測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的鏈路損耗除幾何損耗外，還包括因大氣湍流環(huán)境變化而引起接收端光信號(hào)衰落和光強(qiáng)起伏損耗。大氣湍流引起的光強(qiáng)閃爍、光束漂移效應(yīng)會(huì)造成量子態(tài)退相干，利用大氣湍流量子態(tài)退相干等漏洞，量子黑客已經(jīng)提出了大氣湍流條件下的自由空間QKD(量子密鑰分發(fā))系統(tǒng)攻擊方法，威脅QKD系統(tǒng)的實(shí)際安全性。傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)等技術(shù)手段可以在一定程度上補(bǔ)償系統(tǒng)誤差，而大氣湍流強(qiáng)度隨海拔高度、氣候條件等不斷變化，導(dǎo)致接收端光信號(hào)衰落和光強(qiáng)起伏損耗非線性疊加，難以對(duì)信道衰減情況進(jìn)行精確補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法，該方法基于全尺度大氣信道下系統(tǒng)傳輸率數(shù)學(xué)模型通過迭代算法提前確定最優(yōu)門限值，利用該門限值進(jìn)行后選擇，篩選出具有高傳輸率的信號(hào)區(qū)間，從而有效提高密鑰生成率，改善鏈路性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法，具體包括如下步驟：

步驟1，建立大氣湍流模型；

步驟2，將步驟1建立的大氣湍流模型輸入閾值選擇模塊中，進(jìn)行閾值后處理；

步驟3，將經(jīng)步驟2處理后的信號(hào)依次輸送至經(jīng)典的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)模塊和隱私放大模塊中，生成安全密鑰，完成測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1的具體過程為：采用Alice方和Bob方聯(lián)合后處理裝置獲取大氣湍流環(huán)境的湍流強(qiáng)度，并根據(jù)湍流強(qiáng)度建立相應(yīng)的大氣湍流模型。

步驟2中的閾值選擇模塊用于篩選出具有高傳輸率的信號(hào)區(qū)間，便于提取密鑰。

步驟2中的閾值后處理過程為：將步驟1建立的大氣湍流模型輸入閾值選擇模塊中，即可獲知與該大氣湍流模型對(duì)應(yīng)的湍流強(qiáng)度下的最佳信道傳輸率閾值，將大于該閾值門限的信號(hào)保留，將小于該閾值門限的信號(hào)舍棄。

步驟3的具體過程為，將步驟2保留的大于閾值門限的信號(hào)依次輸送至經(jīng)典的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)模塊和隱私放大模塊中，生成安全密鑰，完成測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明能夠根據(jù)不同湍流強(qiáng)度模型針對(duì)性的抑制信道環(huán)境中的大氣湍流影響，進(jìn)一步增加了補(bǔ)償?shù)木_性。本發(fā)明旨在利用閾值后選擇技術(shù)的物理原理，提高實(shí)際環(huán)境條件下的自由空間測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議的實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)安全可靠的密鑰分發(fā)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法采用的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種基于閾值選擇技術(shù)的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)方法基于實(shí)時(shí)選擇技術(shù)BB84協(xié)議的密鑰率與門限的關(guān)系。