[發(fā)明專利]一種移動通信終端量子通信方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010588820.2
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111934855A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 富堯;鐘一民;王澤軍
• 申請（專利權）人: 南京如般量子科技有限公司;如般量子科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04W12/04;H04B10/70;H04B10/079
• 代理公司: 南京中盟科創(chuàng)知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 孫麗君

1.一種移動通信終端量子通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)為基站配置單光子發(fā)射模塊或單光子檢測模塊，在遠程服務器相應地設置單QKD接收設備或QKD發(fā)送設備，為移動通信終端配置真隨機數(shù)發(fā)生器；所述移動通信終端通過所述基站接入互聯(lián)網，而所述基站與遠程服務器之間通過光纖連接；

(2)所述移動通信終端與所述基站交互，使得所述基站作為移動通信終端的代理方與所述遠程服務器進行基于BB84協(xié)議的量子密鑰協(xié)商，使移動通信終端和所述遠程服務器獲得相同的量子密鑰，進而實現(xiàn)雙方量子通信。

2.根據(jù)權利要求1所述的移動通信終端量子通信方法，其特征在于，當所述基站配置有單光子發(fā)射模塊，而所述遠程服務器配置有QKD接收設備時，所述移動通信終端與所述遠程服務器之間協(xié)商量子密鑰的具體步驟包括：

移動通信終端通過真隨機數(shù)發(fā)生器生成用于選擇光子偏振態(tài)的第一真隨機數(shù)序列，并將第一真隨機數(shù)序列發(fā)送給部署于基站的單光子發(fā)射模塊；單光子發(fā)射模塊根據(jù)第一真隨機數(shù)序列向遠程服務器端的QKD接收設備發(fā)送相應偏振態(tài)的光子；

QKD接收設備隨機選擇測量基對接收到的光子進行測量，將得到的光子偏振態(tài)信息反饋給遠程服務器；

遠程服務器通過經典信道將測量基序列告訴移動通信終端，移動通信終端通過經典通信告訴遠程服務器哪些是正確的測量基序列，通過協(xié)商后遠程服務器和移動通信終端即可以獲得按照BB84協(xié)議得出的第一量子密鑰；然后遠程服務器和移動通信終端之間再隨機的對第一量子密鑰中的某些密鑰序列進行公開比對，當誤碼率小于門限值，則雙方繼續(xù)進行比特糾錯和隱私放大，然后遠程服務器和移動通信終端之間即獲得了無條件安全的量子密鑰。

3.根據(jù)權利要求1所述的移動通信終端量子通信方法，其特征在于，當所述基站配置有單光子檢測模塊，而所述遠程服務器配置有QKD發(fā)送設備時，所述移動通信終端與所述遠程服務器之間協(xié)商量子密鑰的具體步驟包括：

移動通信終端需要與遠程服務器通信時，通過基站向遠程服務器發(fā)起組網請求，并通過真隨機數(shù)發(fā)生器生成用于選擇測量基的第二真隨機數(shù)序列，然后將第二真隨機數(shù)序列發(fā)送給所述基站；

所述遠程服務器響應組網請求，通過QKD發(fā)送設備從四種偏振光子中隨機選擇某種偏振態(tài)的光子發(fā)送給所述基站；

基站收到光子后，根據(jù)第二隨機數(shù)序列選擇相應測量基對接收到的光子進行逐個測量，將測量得到的光子偏振態(tài)信息反饋給移動通信終端；

移動通信終端通過經典信道將測量基序列告訴遠程服務器，遠程服務器通過經典通信告訴移動通信終端哪些是正確的測量基序列，通過協(xié)商后遠程服務器和移動通信終端即可以獲得按照BB84協(xié)議得出的第一量子密鑰；然后遠程服務器和移動通信終端之間再隨機的對第一量子密鑰中的某些密鑰序列進行公開比對，當誤碼率小于門限值，則雙方繼續(xù)進行比特糾錯和隱私放大，然后遠程服務器和移動通信終端之間即獲得了無條件安全的量子密鑰。

4.根據(jù)權利要求1所述的移動通信終端量子通信方法，其特征在于，所述移動通信終端與所述基站之間進行保密通信：

移動通信終端中存儲有預先與遠程管理中心協(xié)商得到的共享密鑰池；

基站與遠程管理中心通過量子信道連接；

移動通信終端通過真隨機數(shù)發(fā)生器生成用于選擇實時密鑰的實時密鑰選擇序列，并根據(jù)實時密鑰選擇序列從所述共享密鑰池選擇實時密鑰；移動通信終端將實時密鑰選擇序列發(fā)送給基站，基站向遠程管理中心提出密鑰請求，同時將實時密鑰選擇序列傳遞給遠程管理中心，然后通過量子信道獲取遠程管理中心根據(jù)實時密鑰選擇序列從共享密鑰池中選取的實時密鑰，至此，移動通信終端與基站擁有相同的實時密鑰，移動通信終端與基站通過實時密鑰進行本次保密通信。

5.根據(jù)權利要求1至4任意一項所述的移動通信終端量子通信方法，其特征在于，所述BB84協(xié)議為基于誘騙態(tài)的BB84協(xié)議。

6.一種移動通信終端量子通信系統(tǒng)，其特征在于，包括基站、遠程服務器和移動通信終端；所述移動通信終端配置有真隨機數(shù)發(fā)生器，所述基站配置有單光子發(fā)射模塊或單光子檢測模塊，而所述遠程服務器相應地配置有單光子檢測模塊或單光子發(fā)射模塊；基站通過移動網絡與移動通信終端交互，同時通過量子信道與遠程服務器交互，以實現(xiàn)權利要求1至5任意一項所述的方法。