[發明專利]優勢提純的參考系無關量子密鑰分發方法

在審

• 申請號: 202211512178.5
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115766010A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 朱建榮;張春梅
• 申請（專利權）人: 江蘇開放大學（江蘇城市職業學院）
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種優勢提純的參考系無關量子密鑰分發方法，屬于量子保密通信技術領域。包括如下步驟：S1、量子態制備；S2、量子態測量；S3、基矢比對；S4、參數估計；S5、優勢提純；S6、后處理：量子態的發送方和量子態的發送方執行密鑰協商、錯誤校驗和保密放大操作，提取安全密鑰。本發明可以容忍較大的誤碼，提升其安全密鑰率和傳輸距離，同時不需要額外的物理設備，可直接應用于實際參考系無關量子密鑰分發系統。

技術領域

本發明屬于量子保密通信技術領域，更具體地說，涉及一種優勢提純的參考系無關量子密鑰分發方法。

背景技術

量子密鑰分發(Quantum Key Distribution，QKD)技術能夠實現兩認證用戶間的信息論意義上無條件安全的密鑰共享，是一種安全性基于量子物理的保密通信手段。當前，QKD技術正從實驗室向商業化快速推進，對系統的低復雜度和優異性能提出了迫切的要求。在實際系統中，通信雙方需要共享一致的參考系來保障系統正常運行。主動校準參考系會降低通信效率并會增加系統的復雜度。參考系無關量子密鑰分發(Reference-Frame-Independent QKD，RFI-QKD)協議能夠在參考系存在緩慢漂移的情況下產生安全的密鑰，可有效降低系統復雜度。但是，現有參考系無關量子密鑰分發的安全密鑰率和傳輸距離還比較低，仍有進一步提升的空間。

發明內容

本發明提出一種優勢提純的參考系無關量子密鑰分發方法，以達到提升當前參考系無關量子密鑰分發系統的安全密鑰率和傳輸距離的目的。

為了解決上述技術問題至少之一，根據本發明的一方面，提供了一種優勢提純的參考系無關量子密鑰分發方法，包括如下步驟：S1、量子態制備；

S2、量子態測量；

S3、基矢比對；

S4、參數估計；

S5、優勢提純；

S6、后處理：量子態的發送方和量子態的發送方執行密鑰協商、錯誤校驗和保密放大操作，提取安全密鑰；

其中S1和S2中，量子態的發送方的基矢ξ_A∈{Z_A,X_A,Y_A}和量子態的接收方的基矢ξ_B∈{Z_B,X_B,Y_B}滿足如下關系：Z_A＝Z_B＝Z,X_B＝X_Acosβ+Y_Asinβ,Y_B＝Y_Acosβ-X_Asinβ,這里β表示量子態的發送方和量子態的接收方之間參考系的相對偏轉；在使用理想單光子源時，ZZ基誤碼率Q和統計量R滿足

執行完S6后得到的安全密鑰率公式如下：

并滿足以下約束

q_succ＝(E_μ)^b+(1-E_μ)^b,

p_succ＝(λ₁+λ₂)^b+(λ₃+λ₄)^b,

Q^L≤λ₃+λ₄≤Q^U,