[發(fā)明專利]基于離散調(diào)制非正交態(tài)的量子密鑰共享方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010941201.7
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112039669B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖骎;肖港
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

1.一種基于離散調(diào)制非正交態(tài)的量子密鑰共享方法，包括如下步驟：

S1.終端和n個遠程用戶均接入共同的光纖信道；

S2.距離終端最遠的遠程用戶，自行制備調(diào)制好的非正交態(tài)，并將非正交態(tài)發(fā)送給距離自己最近的遠程用戶；

S3.接收狀態(tài)的遠程用戶接收數(shù)據(jù)信號，自行制備調(diào)制好的非正交態(tài)，并將非正交態(tài)注入到接收的數(shù)據(jù)信號中，并將注入后的數(shù)據(jù)信號再次發(fā)送給距離自己最近的、未注入過非正交態(tài)的遠程用戶；

S4.重復(fù)步驟S3直至所有的遠程用戶均注入過非正交態(tài)，此時最后一個注入非正交態(tài)的遠程用戶將注入了自身調(diào)制好的非正交態(tài)后的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給終端；

S5.終端對接收到的數(shù)據(jù)信息進行測量，從而得到測量結(jié)果；

S6.重復(fù)步驟S3～S5直至設(shè)定的次數(shù)，此時終端得到若干組連續(xù)相關(guān)的測量結(jié)果，所有遠程用戶得到若干組連續(xù)相關(guān)的注入數(shù)據(jù)；

S7.終端公開步驟S6得到的測量結(jié)果中的任意一部分相關(guān)數(shù)據(jù)，同時各個遠程用戶公開與終端公開的任意一部分相關(guān)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的自身的注入數(shù)據(jù)，從而確定各個遠程用戶到終端之間的量子信道的透射率；

S8.對于任意一個遠程用戶j，終端公開測量結(jié)果中任意一部分未公開過的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時要求除該遠程用戶j外的所有剩余遠程用戶均公開各自注入數(shù)據(jù)中的對應(yīng)部分；

S9.終端對測量結(jié)果進行重新計算，得到最終的測量結(jié)果，此時該遠程用戶j 到終端的點對點連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)鏈路建立完成；

S10.根據(jù)步驟S9重新計算的測量結(jié)果，計算該遠程用戶j到終端的點對點連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)鏈路的安全密鑰率；

S11.重復(fù)步驟S8～S10，直至所有遠程用戶均與終端建立了點對點連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)鏈路，且得到了對應(yīng)的點對點連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)鏈路的安全密鑰率；

S12.選擇步驟S11得到的所有安全密鑰率中最小的安全密鑰率作為密鑰共享方案的最終安全密鑰率；

S13.終端對步驟S12得到的最終安全密鑰率進行判定，從而完成終端與每個遠程用戶共享不同的密鑰；

S14.終端制備新的密鑰，并將密鑰與目標信息加密后，將加密后的目標信息公開給所有的遠程用戶，從而完成目標信息在所有遠程用戶之間的共享。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散調(diào)制非正交態(tài)的量子密鑰共享方法，其特征在于所述的非正交態(tài)，非正交態(tài)的個數(shù)為4。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離散調(diào)制非正交態(tài)的量子密鑰共享方法，其特征在于步驟S5所述的終端對接收到的數(shù)據(jù)信息進行測量，從而得到測量結(jié)果，具體為終端接收到的數(shù)據(jù)信息為并通過外差檢測器測量接收到的數(shù)據(jù)信息的振幅和相空間的正交分量，從而得到測量結(jié)果(x_d,p_d)；其中T_j為第j個遠程用戶到終端的信道透射率，|x_j+ip_j為第j個遠程用戶自行制備調(diào)制好的非正交態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于離散調(diào)制非正交態(tài)的量子密鑰共享方法，其特征在于步驟S9所述的終端對測量結(jié)果進行重新計算，得到最終的測量結(jié)果，具體為終端采用如下算式進行重新計算并得到最終的測量結(jié)果：

式中(x_d,p_d)為步驟S5得到的測量結(jié)果；為重新計算后的最終的測量結(jié)果；T_h為第h個遠程用戶到終端的信道透射率；|x_h+ip_h為第h個遠程用戶自行制備調(diào)制好的非正交態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于離散調(diào)制非正交態(tài)的量子密鑰共享方法，其特征在于步驟S13所述的終端對步驟S12得到的最終安全密鑰率進行判定，從而完成終端與每個遠程用戶共享不同的密鑰，具體為采用如下規(guī)則進行判定：

若最終安全密鑰率R_x為正數(shù)，則終端采用測量結(jié)果中未公開的數(shù)據(jù)，與每個遠程用戶共享不同的密鑰；

若最終安全密鑰率R_x為0或負數(shù)，則當(dāng)前鏈路無法進行量子密鑰共享。