[發明專利]基于離散調制非正交態的量子密鑰共享方法

有效

• 申請號: 202010941201.7
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112039669B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 廖骎;肖港
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 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所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

本發明公開了一種基于離散調制非正交態的量子密鑰共享方法，包括終端和遠程用戶接入光纖信道；從最遠端的遠程用戶開始，各遠程用戶將離散調制的非正交態注入數據信息，直至所有遠程用戶均注入并發送至終端；終端測量數據信息得到測量結果；重復上述步驟；確定各遠程用戶到終端的量子信道的透射率；終端重新計算測量結果得到最終測量結果，建立遠程用戶到終端的點對點連續變量量子密鑰分發鏈路；計算各分發鏈路的安全密鑰率并選定最終安全密鑰率；終端判定最終安全密鑰率使得終端與每個遠程用戶共享不同的密鑰；終端完成目標信息在所有遠程用戶之間的共享。本發明方法能夠滿足多用戶量子密鑰共享，而且可靠性高、實時性好。

技術領域

本發明屬于量子保密通信領域，具體涉及一種基于離散調制非正交態的量子密鑰共享方法。

背景技術

隨著經濟技術的發展和人們生活水平的提高，通信已經廣泛應用于人們的生產和生活當中，給人們的生產和生活帶來了無盡的便利。而隨著智能時代的到來，人們對于通信的安全性問題也越來越重視。

連續變量量子密鑰分發是在不可信的量子信道上實現的點對點的密鑰分發，它的安全性可由量子力學原理來進行保證。發送方(Alice)通過對量子態相空間中的正交分量進行編碼，然后接收方(Bob)使用相干檢測技術來測量輸入信號的態，最后經過后處理階段，Alice和Bob可以共享一個相同的密鑰串。連續變量量子密鑰分發的優點之一是它能夠兼容最先進的商業通信技術，因此它能夠較容易的被并入到現代通信網絡中去。

一般來說，根據調制方式的不同，連續變量量子密鑰分發又可分為高斯調制的連續變量量子密鑰分發和離散調制的連續變量量子密鑰分發。高斯調制的連續變量量子密鑰分發由于其重復率通常較高，因此已經得到了廣泛的研究并更有可能獲得更高的密鑰率。而對于離散調制的連續變量量子密鑰分發，它的產生則通過制備幾類非正交相干態并利用其正交分量在相空間的符號來進行編碼信息，因此，其具有更多的優秀糾錯碼用于離散調制密鑰，從而使得離散調制連續變量量子密鑰分發更加適合在遠距離低信噪比的情況下進行密鑰分發。

此外，隨著量子通信網絡的快速發展，已經越來越多的出現了多個用戶(至少3個用戶)的密鑰共享需求場景：比如一個合法的終端想通過不可信的量子信道來與多個遠程用戶進行密鑰共享，但終端無法確保所有遠程用戶的可靠性，因此他必須確保每個遠程用戶都無法單獨恢復出整體的密鑰信息。

但是，目前的點對點的連續變量量子密鑰分發系統，根本無法保證多個用戶(至少3個用戶)的密鑰共享需求，從而制約著行業的發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠滿足多用戶量子密鑰共享，而且可靠性高、實時性好的基于離散調制非正交態的量子密鑰共享方法。

本發明提供的這種基于離散調制非正交態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，自行制備調制好的非正交態，并將非正交態發送給距離自己最近的遠程用戶；

S3.接收狀態的遠程用戶接收數據信號，自行制備調制好的非正交態，并將非正交態注入到接收的數據信號中，并將注入后的數據信號再次發送給距離自己最近的、未注入過非正交態的遠程用戶；

S4.重復步驟S3直至所有的遠程用戶均注入過非正交態，此時最后一個注入非正交態的遠程用戶將注入了自身調制好的非正交態后的數據信息發送給終端；

S5.終端對接收到的數據信息進行測量，從而得到測量結果；

S6.重復步驟S3～S5直至設定的次數，此時終端得到若干組連續相關的測量結果，所有遠程用戶得到若干組連續相關的注入數據；