[发明专利]可扩展多用户量子密钥分配网络系统及其密钥分配方法

权利要求书

1.一种可扩展多用户量子密钥分配网络系统，其特征在于：包括由量子密钥发射端(1)和分别与量子密钥发射端(1)相接的多个量子密钥接收端(2)组成的点到多点量子密钥分配系统，量子密钥发射端(1)向所述多个量子密钥接收端(2)所分发的量子密钥信息为对应多个随机二进制序列；所述多个量子密钥接收端(2)中的任意两个量子密钥接收端(2)之间均能通过量子密钥发射端(1)对各自与量子密钥发射端(1)间的共享量子密钥信息进行对比分析判断后实现密钥共享。

2.按照权利要求1所述的可扩展多用户量子密钥分配网络系统，其特征在于：所述量子密钥发射端(1)由能制备出相干脉冲序列的微弱相干脉冲光源(1-1)、将微弱相干脉冲光源(1-1)所产生的相干脉冲序列分成与所述多个量子密钥接收端(2)相对应的n个微弱相干脉冲序列的1×n光分束器(1-2)、分别对应接在1×n光分束器(1-2)n个出口处且相应对各出口处所发出的微弱相干脉冲序列的相位进行随机编码并对应制备出n个随机量子比特序列的n个相位调制器(1-3)和分别将所述n个随机量子比特序列进行衰减并对应发送至量子密钥接收端(2)的n个衰减器(1-4)，所述多个量子密钥接收端(2)的数量为n；量子密钥接收端(2)对应设置有对所接收的随机量子比特序列进行解调并获得一个对应随机二进制序列的解码器；所述1×n光分束器(1-2)布设在微弱相干脉冲光源(1-1)的光线出口处，衰减器(1-4)布设在相位调制器(1-3)的出口处；所述量子比特序列为光量子比特序列，所述相干脉冲序列为相干光脉冲序列。

3.按照权利要求2所述的可扩展多用户量子密钥分配网络系统，其特征在于：所述衰减器(1-4)与量子密钥接收端(2)之间通过通信光纤(3)进行连接。

4.一种可扩展多用户量子密钥分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、量子密钥发射端(1)与多个量子密钥接收端(2)分别进行量子密钥分配，即由量子密钥发射端(1)分别向每个量子密钥接收端(2)发送一个随机量子密钥信息；量子密钥分配完毕后，量子密钥发射端(1)与每个量子密钥接收端(2)间均共享所述随机量子密钥信息中的一段随机量子密钥即一段随机二进制序列，且量子密钥发射端(1)与所述多个量子密钥接收端(2)间所共享的一段随机量子密钥的长度即比特数均相同；

步骤二、当所述多个量子密钥接收端(2)中的任意两个量子密钥接收端(2)即Bobi与Bobj想建立共享的密钥时，其建立过程如下：

201、Bobi和Bobj分别向量子密钥发射端(1)发送想与对方建立共享密钥的请求；

202、量子密钥发射端(1)接收到Bobi和Bobj所发出的请求后，相应将其分别与Bobi和Bobj共享的两段量子密钥进行逐位比较，并相应得出比较结果：当两段量子密钥对应位上的数值一致时，量子密钥发射端(1)对此位上的比较结果取“Y”；当两段量子密钥对应位上的数值不一致时，量子密钥发射端(1)对此位上的比较结果取“N”；

203、量子密钥发射端(1)通过公开的信道将所得出的比较结果告诉Bobi和Bobj；

204、Bobi根据自己与量子密钥发射端(1)所共享的量子密钥，再结合量子密钥发射端(1)所告知的比较结果，即可推断出Bobj与量子密钥发射端(1)所共享的量子密钥；同理，Bobj也可推断出Bobi与量子密钥发射端(1)所共享的量子密钥，则Bobi和Bobj间便建起共享的密钥，即Bobi和Bobj彼此共享对方的量子密钥；

Bobi和Bobj均不能将二者间所共享的密钥再与任何第三个量子密钥接收端(2)进行共享。

5.按照权利要求4所述的可扩展多用户量子密钥分配方法，其特征在于：步骤一中所述的量子密钥发射端(1)与所述多个量子密钥接收端(2)分别进行量子密钥分配时，其量子密钥分配协议为BB84协议、相位差分量子密钥分配协议或B92协议。

6.按照权利要求4或5所述的可扩展多用户量子密钥分配方法，其特征在于：步骤202中所述的量子密钥发射端(1)将其分别与Bobi和Bobj共享的两段量子密钥进行逐位比较前，先对所述两段量子密钥对应分别进行逐步编号，所述两段量子密钥中相同编号对应的比特是相同的。