[發明專利]量子密鑰分發器件安全參數的定量刻畫及安全等級分級方法與裝置

在審

• 申請號: 202310022012.3
• 申請日: 2023-01-07
• 公開（公告）號: CN116248273A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 李宏偉;鮑皖蘇;汪洋;郝辰鵬;陸宜飛;周雨;李家驥;江木生;周硯揚;楊曉亮;周淳
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 劉瑩瑩

本發明提供一種量子密鑰分發器件安全參數的定量刻畫及安全等級分級方法與裝置。其中，本發明提供的定量刻畫方法利用弱隨機性模型定義量子密鑰分發器件的安全參數集合；所述安全參數集合包括弱隨機安全參數、光強漲落安全參數和編解碼誤差安全參數；其中，所述弱隨機安全參數包括發送端的編碼弱隨機安全參數εsubgt;s1/subgt;、發送端的基矢弱隨機安全參數εsubgt;s2/subgt;、發送端的誘騙態弱隨機安全參數εsubgt;d/subgt;和接收端的基矢弱隨機安全參數εsubgt;r/subgt;；所述光強漲落安全參數指發送端的光強漲落安全參數εsubgt;i/subgt;；所述編解碼誤差安全參數包括發送端的調制誤差安全參數εsubgt;en/subgt;和接收端的解調誤差安全參數εsubgt;de/subgt;。

技術領域

本發明涉及量子密鑰分發技術領域，尤其涉及一種量子密鑰分發器件安全參數的定量刻畫及安全等級分級方法與裝置。

背景技術

基于量子測不準和未知量子態不可克隆等量子力學基本原理，量子密鑰分發(Quantum?Key?Distribution，QKD)可以為遠距離的雙方共享信息論安全的密鑰，其安全性不依賴于攻擊者的計算和存儲能力，是一種提高密鑰保障安全性的全新技術手段。

理想條件下QKD協議的安全性已經得到了嚴格的安全性證明，但是實際QKD系統的性能并不能完全滿足理想協議的條件，因此需要展開實際條件下QKD協議的安全性研究。實際QKD系統由光源、編碼、信道、解碼和探測器五個模塊組成，其中光源模塊為QKD系統提供信號光脈沖，編碼模塊實現信號光的比特和基矢編碼，解碼模塊通過解碼確定探測基矢，探測模塊實現對解碼后信號光的探測和記錄?；谏鲜鰠f議流程，理想QKD協議需要滿足以下基本條件：

1.發送端制備理想的信號態，信號態的光強符合理論要求；

2.發送端制備理想的誘騙態，誘騙態的光強符合理論要求，且信號態和誘騙態在頻率、時序等維度是不可區分的；

3.發送端理想的態調制，對量子態進行符合理論要求的量子態調制；

4.接收端理想的態解調，對量子態進行符合理論要求的量子態解調；

5.接收端理想的態探測，對量子態進行符合理論要求的量子態探測；

6.根據與竊聽無關的經典隨機比特，發送端對量子態進行隨機的比特編碼；

7.根據與竊聽無關的經典隨機比特，發送端對量子態進行隨機的基矢編碼；

8.根據與竊聽無關的經典隨機比特，接收端對量子態進行隨機的基矢解碼。

實際QKD系統的光源、編解碼器和探測器存在非完美性，無法滿足QKD協議的基本條件，從而影響實際QKD系統的安全性。使用者通常會簡單的假設QKD系統中用于制備、調制和測量量子態的器件是完美的。從密碼分析的角度來看，這種簡單的信任機制可能會被竊聽者利用以獲取設備控制權限，降低協議執行的安全性。因此，需要分析非理想因素對實際QKD系統安全性(安全距離和安全碼率)的影響。由于QKD實現涉及諸多器件，不同器件的非理想性會給QKD現實安全性帶來不同的安全隱患，目前尚無完善的方法可以準確刻畫現實安全條件下器件的非理想性對QKD安全性的影響，缺乏完善的QKD光源模塊、編解碼模塊和探測模塊安全參數的定量刻畫方法。因此，需要對QKD實際系統中器件的安全性參數進行刻畫，并給出嚴格的安全性分析，同時需要建立QKD實際系統器件安全等級要求，并根據安全性分析結果和安全等級要求評估器件參數是否滿足安全性需求。

發明內容

為了分析非理想因素對實際QKD系統安全性的影響，本發明提供一種量子密鑰分發器件安全參數的定量刻畫及安全等級分級方法與裝置。