[发明专利]一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法及装置，该方法包括：制备一个与编码粒子的量子态相互作用的辅助粒子；接收发送方发送的编码粒子，使辅助粒子与编码粒子发生相互作用；分别对编码粒子和所述辅助粒子的量子态进行测量；根据编码粒子的测量结果及辅助粒子的测量结果计算编码粒子的误码率和辅助粒子的误码率；判断辅助粒子的误码率是否大于预设的辅助粒子阈值；当辅助粒子的误码率大于预设的辅助粒子阈值时，则判定通信过程存在强光致盲攻击。通过实施本发明，由于辅助粒子不在量子信道中传输，窃听者无法控制辅助粒子的单光子探测器，从而能够根据检测辅助粒子的误码率，有效判断在量子通信时是否受到强光致盲攻击。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，具体涉及一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法及装置。

背景技术

量子密钥分配(QKD)通过量子力学的不可克隆定理和测量塌缩原理保障异地密钥协商过程的无条件安全性，这里的无条件安全性指的是安全性不依赖于第三方敌手的计算能力和存储能力。QKD与“一次一密”加密技术结合，可以实现无条件安全的保密通信。其无条件的安全性最初是由H.－K.Lo和H.F.Chau在合法通信双方拥有量子计算机的基础上给出的。随后Peter Shor和John Preskill证明了基于态制备和态测量的QKD协议的安全性等价于基于纠缠提纯协议的安全性，Renato Renner等人则利用信息论的方法证明了QKD协议的无条件安全性，其安全性分析是直接从信息论的角度出发给出窃听者所能获得信息量的上界。然而实际系统安全性与理论安全性之间存在重要的差别，主要是由于理论的安全性分析并未充分考虑到实际QKD系统中非理想器件存在的全部非完美性。任何实际器件的非完美性都有可能导致响应上的误差、边信道信息的泄漏甚至设备被远程操控，从而导致QKD系统的安全性出现漏洞。窃听者利用这些漏洞可以在引入低于理论可容忍阈值的误码率的情况下获取到部分甚至全部的安全密钥信息。对于非理想器件，可采用的攻击手段包括探测器致盲攻击；探测器致盲攻击是基于单光子探测器的盖革工作模式和线性工作模式的区别，通过致盲探测器控制接收端的基矢选择。而现有的针对探测器致盲攻击的主要检测方法是过构造测量设备无关方案检测强光致盲攻击，但是该方案需要双光子干涉，存在协议的密钥率产生率较低问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法及装置，从而能够有效检测窃听者利用QKD系统的漏洞使用强光致盲攻击，获取部分甚至全部的安全密钥信息的行为。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种量子密钥分配系统的强光致盲攻击的检测方法，包括：制备一个与编码粒子的量子态相互作用的辅助粒子；接收发送方发送的所述编码粒子，使所述辅助粒子与所述编码粒子发生相互作用；分别对所述编码粒子和所述辅助粒子的量子态进行测量，得到编码粒子测量结果及辅助粒子的测量结果；根据所述编码粒子的测量结果及辅助粒子的测量结果计算所述编码粒子的误码率和所述辅助粒子的误码率；判断所述辅助粒子的误码率是否大于预设的辅助粒子阈值；当所述辅助粒子的误码率大于预设的辅助粒子阈值时，则判定通信过程存在强光致盲攻击。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，该检测方法还包括：当所述辅助粒子的误码率小于或等于所述预设的辅助粒子阈值时，进一步判断所述编码粒子的误码率是否大于预设的编码粒子阈值；当所述编码粒子的误码率大于预设的编码粒子阈值时，则判定通信失败。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述辅助粒子用密度矩阵表示。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述辅助粒子与编码粒子的相互作用包括：当所述编码粒子为0时，所述辅助粒子不发生改变；当所述编码粒子为1时，所述编码粒子乘以矩阵其中，ε代表所述辅助粒子对所述编码粒子的干扰强度；当ε＝0时，所述辅助粒子对所述编码粒子没有扰动，所述辅助粒子不发生改变，当时，所述辅助粒子对所述编码粒子有干扰，所述编码粒子乘以矩阵