[發明專利]一種基于量子存儲器的量子密鑰分發方法

有效

• 申請號: 202010411598.9
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111600706B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 王琴;宋小謙;周星宇;張春梅
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

1.一種基于量子存儲器的量子密鑰分發方法，其特征在于：所述方法基于偏振編碼，包括以下步驟：

步驟一：發送方Alice和接收方Bob首先事先約定好編碼信息：包括Z基下的{0°、90°}、X基下的{45°、135°}，這四種偏振態的對應關系：{0°、45°}代表0，{90°、135°}代表1；

步驟二：Alice以概率P_μ將每個光脈沖調制為強度μ，μ∈{μ₁、μ₂、…、μ_d}，d為強度個數，并將其以概率P_z|μ制備成Z基的0°或90°偏振態，以概率1-P_z|μ制備成X基的45°或135°偏振態，然后發送給Bob，P_z|μ為發送強度μ時選擇Z基的概率；

步驟三：每個光脈沖經過量子信道，到達Bob端；首先量子存儲器讀入光脈沖，并根據讀入的結果發出指示信號，提示Bob有無光子讀入；若有光子讀入，則存儲器存儲一定時間后釋放該光子，Bob以概率選擇Z基進行測量，的概率選擇X基進行測量，并記錄每次采取的測量基和測量結果，為Bob端選擇Z基的概率；若沒有光子讀入，Bob不做測量，將其丟棄；

步驟四：等所有光脈沖完成傳輸、測量之后，Alice和Bob開始執行對基操作；Alice向Bob公布每次制備量子態的基選擇，Bob向Alice公布每次測量時的基選擇；雙方保留基選擇相同時的數據，丟棄基選擇不同時的數據，此時獲得篩后密鑰；

步驟五：Alice和Bob選擇一部分篩后密鑰進行誤碼估計；如果誤碼率低于某個閾值，則進行下一個步驟；反之，則丟棄以上獲得的篩后密鑰，重新開始；

步驟六：Alice和Bob丟棄誤碼估計時所用的數據，對余下的數據進行糾錯、保密放大等處理后，最終Alice和Bob獲得相同的若干比特安全密鑰。

2.如權利要求1所述的基于量子存儲器的量子密鑰分發方法，其特征在于：所述方法使用的光源是弱相干態光源，利用光源中的單光子脈沖作為載體來傳輸、生成密鑰。

3.如權利要求1所述的基于量子存儲器的量子密鑰分發方法，其特征在于：所述步驟二中使用了誘騙態方法來抵御光子數分束攻擊，每個光脈沖被隨機調制成不同的強度μ，μ∈{μ₁、μ₂、…、μ_d}，通過誘騙態方法可以估算出Alice端發出單光子脈沖，在Bob端有響應的單光子脈沖概率下界和比特誤碼率上界結合傳統BB84協議的計算方式，通過使用兩強度誘騙態方法可得：

其中μ∈{u、v、0}，N_μ為發送的脈沖數目，γ為標準誤差，Q_μ是系統的平均增益、E_μQ_μ是系統的平均比特誤碼，e₀是暗計數率引起的誤碼概率，表示光源強度為μ時發送一個包含光子數為n的脈沖的概率。

4.如權利要求1所述的基于量子存儲器的量子密鑰分發方法，其特征在于：所述步驟三中光脈沖經過量子信道到達Bob端后，量子存儲器以一定效率讀入、讀出該光脈沖，同時根據讀入結果，發出指示信號給Bob，Bob根據該指示信號決定是否執行測量。