[实用新型]包含至少三方的量子通信装置

说明书

本实用新型提供了一种包含至少三方的量子通信装置，所述至少三方包括至少两个用户和至少一个中继点，其中，该装置包括：控制器，用于确定至少两个用户的待发送信号的信号态光强和至少一个诱导态光强的比例、以及信号态光强和诱导态光强的强度参数；调制器，与所述控制器连接，用于根据所述比例和强度参数，调制所述待发送信号，并将调整后的待发送信号发送至至少一个中继点。本实用新型适用于非对称信道和对称信道，尤其是当不同用户使用非对称信道传输信息时，不需在一侧信道添加损耗，只需通过调节光强的比例和强度参数即可补偿信道的损失，完成通信的过程。

技术领域

本实用新型涉量子通信领域，尤其涉及一种包含至少三方的量子通信装置。

背景技术

量子密钥分配(QKD)系统允许两个用户通过一个量子信道分享一对随机的密钥。在Bennett和Brassard提出的BB84协议(“Quantum cryptography：Public keydistribution and coin tossing”by C Bennett，G Brassard，InternationalConference on Computer System and Signal Processing，IEEE(1984))中，一位用户制备并发送随机处于两个非正交基矢之一的量子信号。另一个用户也随机选择两个基矢之一并对接收到的量子信号进行测量。他们筛选出两者都选择了同一组基矢的事件，并在通过一个公开的经典信道通信之后，进行纠错(error-correction)和隐私放大(privacyamplification)，最终获得一对密钥。

纠错和隐私放大的算法的例子有低密度奇偶校验码(LDPC)(一种能够高度抵抗噪声的纠错码)，以及随机全域哈希(random universal hashing)函数(这通常是用Toeplitz矩阵哈希函数实现的)，例如使用LDPC和Toeplitz哈希来进行纠错和隐私放大。

诱导态量子密钥分配网络，一般使用更加有实用性的衰减激光脉冲来编码信息，这也称为弱相干脉冲光源(WCP)。信息的编码可以采用偏振编码、时间态(time-bin)编码，或者相位编码。用户从数种光强(称为诱导态光强和信号光强)中随机选择一个光强来编码。之后，用户可以对使用信号光强传输的那部分数据进行纠错，生成原始密钥。同时，用户通过分析诱导态的数据则可以得知需要对原始密钥进行多少隐私放大。通过这种方式，用户可以在使用WCP光源的同时保证协议的安全性。

测量设备无关量子密钥分配网络(MDI-QKD)涉及到三方：两个用户、以及一个第三方中继点。两个用户各通过一个量子信道连接至第三方。他们各自制备并通过一个独立的量子信道发送信号，并令其在第三方处相互干涉。第三方则测量干涉的结果并公开将其宣布。两个用户能够通过分析这些公开结果生成一对密钥，而这不需要两者对第三方中继点(即测量设备)的信任。

测量设备无关量子密钥分配网络通常和诱导态一起使用。在现有的系统中，两个用户在实验中会选择相同的一组诱导态光强(这一组可以是三种或者四种光强)以及发送这些光强的比例。

在现有的测量设备无关量子密钥分配网络的实验中，都要求两个量子信道有相似(即“对称”)的损耗，如果两个量子信道是非对称的，系统的成码率则会大大降低，甚至不能成码。因此，现有的系统都要么被限制于信道近似对称的情况下，要么不得不故意在一侧信道中添加损耗，以换得更高的信道对称性，即在一侧信道添加了额外的光纤以增加损耗，从而换取更高的对称性。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种包含至少三方的量子通信装置，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种包含至少三方的量子通信装置，所述至少三方包括至少两个用户和至少一个中继点，其中，该装置包括：