[發明專利]一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法

在審

• 申請號: 202110333099.7
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113079005A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 汪國航;丁曉光;張煒;鄧曉軍
• 申請（專利權）人: 安徽華典大數據科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 徐昶

本公開公開一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法，屬于量子秘鑰處理領域，包括以下步驟：第一步：發送方對生產的量子秘鑰進行基矢混合后發送給接收方；第二步：發送方和所述接收方分別隨機選擇不同方向的基矢進行量子態的制備和測量，雙方進行多輪的量子信號傳遞后，均保存有N比特的密鑰信息和N比特的基矢信息；第三步：雙方進行基矢比對，丟棄掉發送和接收量子信號時基矢不相同的密鑰，根據剩余密鑰的基矢信息計算出不同方向基矢數量，丟棄基矢信息。對量子秘鑰混合基矢，發送方和接收方共享的密鑰可能存在一定的錯誤的問題，通過進行基矢比對，根據剩余密鑰的基矢信息計算出不同方向基矢數量，并丟棄基矢信息，從而使得共享密鑰完全一樣。

技術領域

本公開屬于量子秘鑰處理領域，具體涉及一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法。

背景技術

量子密鑰分發是量子信息技術中最有應用前景的技術之一。隨著量子信息技術的發展，量子密鑰分發系統已經在實驗中實現。量子密鑰分發系統主要包含兩部分，一是硬件部分，包括發送、接收和測量裝置；二是軟件以及數據的后處理。在量子密鑰分發協議中，發送方利用發送裝置制備相應的量子態，并通過共用信道傳遞給接收方。接收方利用接收裝置接收并測量量子信號。通過物理層面的過程，發送方和接收方可以產生對應的密鑰。通過物理層面產生的密鑰對于發送方和接收方而言還并不是完全相同的。另外，由于潛在的竊聽者的干擾和物理裝置的不完美，密鑰可能有錯誤，甚至其一部分信息已經泄露。因此，通過物理層面產生的密鑰還需要進行后處理。后處理過程僅僅需要經典的信息傳遞和局部的信息處理，可以通過軟件來完成。后處理過程中最重要的兩個步驟是糾錯與保密放大，糾錯過程是一個經典的信息比對過程，該過程得到密鑰的比特錯誤率，并以此估計保密放大過程所需的相位錯誤率；在保留基矢信息的后處理過程中，需要占用較大存儲空間，且需要分別對X與Z基矢密鑰進行保密放大；混合基矢條件下，只需輸入總相位錯誤率進行一次保密放大過程，但現有技術中無法測量總相位錯誤率，采用eQBER來估計e會有偏差，尤其是當nx和nz數量差距較大時，偏差嚴重，現提出一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法減少偏差值。

公開內容

針對現有技術的不足，本公開的目的在于提供一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法，解決了現有技術中由于裝置的不完美性以及其他干擾，發送方和接收方共享的密鑰可能存在一定的錯誤的問題。

本公開的目的可以通過以下技術方案實現：

一種混合基矢的量子秘鑰分發后處理方法，包括以下步驟：

第一步：發送方對生產的量子秘鑰進行基矢混合后發送給接收方；

第二步：發送方和所述接收方分別隨機選擇不同方向的基矢進行量子態的制備和測量，雙方進行多輪的量子信號傳遞后，均保存有N比特的密鑰信息和N比特的基矢信息；

第三步：雙方進行基矢比對，丟棄掉發送和接收量子信號時基矢不相同的密鑰，根據剩余密鑰的基矢信息計算出不同方向基矢數量，并丟棄基矢信息。

進一步地，所述發送方，包括發射機，該發射機包括調制器，該調制器被配置為根據相位和幅度上的連續或離散分布調制量子信號；將所述調制量子信號分割為多個調制量子子信號，其中每個調制量子子信號是所述調制量子信號的衰減版本；接收方設有多個接收器，其中每個接收機通過各自的量子通信通道被配置為接收相應的調制量子信號，并確定相空間的多元化立場由多元化的正交組件定義各自的調制量子信號；其中每個接收機配置為使用發射機與每個接收機之間的各自后處理協議，基于多個相空間位置確定公共密鑰，所述雙方進行基矢比對包括直接和解階段，包括從發射機通過各自的經典通信信道向各自的接收機發送校正信息，由各自的接收機確定共同密鑰。

進一步地，其特征在于，所述接收器被配置為將多個相空間位置發送到后處理單元后通過保密通信，每個接收被配置為從后處理單元通過安全通信通道。