[發(fā)明專利]一種移動(dòng)通信終端量子通信方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010588820.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111934855A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 富堯;鐘一民;王澤軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04W12/04;H04B10/70;H04B10/079
• 代理公司: 南京中盟科創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 孫麗君

本發(fā)明提出一種移動(dòng)通信終端量子通信方法及系統(tǒng)。本發(fā)明用設(shè)置了單光子發(fā)射模塊或單光子檢測(cè)模塊的基站作為移動(dòng)通信終端的代理，與相應(yīng)的配置了QKD接收設(shè)備或QKD發(fā)送設(shè)備的遠(yuǎn)程服務(wù)器交互。基站代理移動(dòng)通信終端作為發(fā)送方或接收方，與相應(yīng)的作為接收方或發(fā)送方的遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行基于BB84協(xié)議的量子密鑰協(xié)商，使移動(dòng)通信終端和所述遠(yuǎn)程服務(wù)器獲得相同的量子密鑰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙方量子通信。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)不安裝QKD設(shè)備的移動(dòng)通信終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的量子通信，提高移動(dòng)通信終端的通信安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子通信領(lǐng)域，尤其涉及一種移動(dòng)通信終端量子通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子密鑰分發(fā)(QKD)是目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的量子通信技術(shù)，它的原理是利用量子力學(xué)特性使得通信雙方能夠產(chǎn)生并分享一個(gè)隨機(jī)的、安全的密鑰，以進(jìn)行雙方通信過(guò)程中對(duì)所傳遞信息的加密和解密。基于量子力學(xué)的基本原理，其傳遞的量子密鑰是無(wú)法破解的，具有無(wú)條件的安全性，其安全性遠(yuǎn)高于目前基于數(shù)論難解問(wèn)題構(gòu)建的RSA等密碼體制。

現(xiàn)有技術(shù)中，用到量子密鑰分發(fā)(QKD)技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子通信的場(chǎng)景很多，但都是基于通信雙方安裝QKD設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的。但是對(duì)于一些尺寸較小的移動(dòng)通信終端，例如手機(jī)等，由于QKD設(shè)備的尺寸較大，價(jià)格較高，因此目前還未能將QKD設(shè)備集成到這類小型通信終端中，因此，手機(jī)等小型移動(dòng)通信終端設(shè)備不能加入量子保密網(wǎng)絡(luò)。

如何在手機(jī)等小型移動(dòng)通信終端設(shè)備不集成QKD設(shè)備的情況下，使手機(jī)等小型移動(dòng)通信終端能夠與一個(gè)具備QKD設(shè)備的服務(wù)器進(jìn)行量子通信，是本領(lǐng)域所要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種移動(dòng)通信終端量子通信方法及系統(tǒng)。

技術(shù)方案：本發(fā)明以基站作為不安裝QKD設(shè)備的移動(dòng)通信終端的代理，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的量子通信。本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種移動(dòng)通信終端量子通信方法，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(cè)模塊，在遠(yuǎn)程服務(wù)器相應(yīng)地設(shè)置單QKD接收設(shè)備或QKD發(fā)送設(shè)備，為移動(dòng)通信終端配置真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器；所述移動(dòng)通信終端通過(guò)所述基站接入互聯(lián)網(wǎng)，而所述基站與遠(yuǎn)程服務(wù)器之間通過(guò)光纖連接；

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

可選的，當(dāng)所述基站配置有單光子發(fā)射模塊，而所述遠(yuǎn)程服務(wù)器配置有QKD接收設(shè)備時(shí)，所述移動(dòng)通信終端與所述遠(yuǎn)程服務(wù)器之間協(xié)商量子密鑰的具體步驟包括：

移動(dòng)通信終端通過(guò)真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成用于選擇光子偏振態(tài)的第一真隨機(jī)數(shù)序列，并將第一真隨機(jī)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(jī)數(shù)序列向遠(yuǎn)程服務(wù)器端的QKD接收設(shè)備發(fā)送相應(yīng)偏振態(tài)的光子；

QKD接收設(shè)備隨機(jī)選擇測(cè)量基對(duì)接收到的光子進(jìn)行測(cè)量，將得到的光子偏振態(tài)信息反饋給遠(yuǎn)程服務(wù)器；

遠(yuǎn)程服務(wù)器通過(guò)經(jīng)典信道將測(cè)量基序列告訴移動(dòng)通信終端，移動(dòng)通信終端通過(guò)經(jīng)典通信告訴遠(yuǎn)程服務(wù)器哪些是正確的測(cè)量基序列，通過(guò)協(xié)商后遠(yuǎn)程服務(wù)器和移動(dòng)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(yuǎn)程服務(wù)器和移動(dòng)通信終端之間再隨機(jī)的對(duì)第一量子密鑰中的某些密鑰序列進(jìn)行公開比對(duì)，當(dāng)誤碼率小于門限值，則雙方繼續(xù)進(jìn)行比特糾錯(cuò)和隱私放大，然后遠(yuǎn)程服務(wù)器和移動(dòng)通信終端之間即獲得了無(wú)條件安全的量子密鑰。

可選的，當(dāng)所述基站配置有單光子檢測(cè)模塊，而所述遠(yuǎn)程服務(wù)器配置有QKD發(fā)送設(shè)備時(shí)，所述移動(dòng)通信終端與所述遠(yuǎn)程服務(wù)器之間協(xié)商量子密鑰的具體步驟包括：