[发明专利]一种量子密钥分发方法、量子通信方法及装置和系统

权利要求书

1.一种量子密钥分发方法，其特征在于，包括：

通信双方分别随机选择制备量子的X、Y和Z的基矢本征态，所述基矢本征态通过共享参考相位并通过相位编码得到；

通信双方将制备的量子的基矢本征态发送给第三方通信设备，以便所述第三通信设备进行贝尔测量；

通信双方在所述第三方通信设备公布自身探测器响应结果之后，根据所述响应结果，对本次制备量子基矢本征态过程中产生的原始密钥进行基矢比对，并估算密钥生成率；

当密钥生成率大于预设的阈值时，通信双方保留本次产生的原始密钥并根据所述原始密钥得到最终使用的密钥。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，随机选择制备量子的X、Y和Z的基矢本征态，包括：

根据依次产生的第一随机数序列中的每个第一随机数，选择需要发送的基矢；所述基矢包括：X基矢、Y基矢和Z基矢；

根据依次产生的第二随机数序列中的每个第二随机数，选择需要发送的基矢的两个本征态中的任一个；其中：

选择需要发送X基矢时，调制强度为μ，与参考相位之间相对相位为0或π的弱相干光脉冲，分别与X基矢的两个本征态对应；

选择需要发送Y基矢时，调制强度为μ，与参考相位之间相对相位为π/2或3π/2的弱相干光脉冲，分别与Y基矢的两个本征态对应；

选择需要发送Z基矢时，随机选择调制强度为μ，ν1或ν2，μ＞ν1＞ν2，且与参考相位之间相对相位为0～2π中的随机相位的弱相干光脉冲，分别与Z基矢的两个本征态对应。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三方通信设备为不可信中继设备；

所述响应结果包括：所述不可信中继设备D0探测器和D1探测器的响应结果；

根据响应结果，对本次制备量子基矢本征态过程中产生的原始密钥进行基矢比对，并估算密钥生成率，包括：

在所述不可信中继设备公布自身探测器响应结果后，通信双方分别公布用于选择基矢的第一随机数序列；

通信双方根据第一随机数序列，丢弃所述第二随机数序列中通信双方使用不同基矢的情形下的第二随机数，得到保留序列；所述保留序列为第二随机数序列中通信双方使用相同基矢的情形下的第二随机数序列；

通信双方公布所述保留序列中的部分，并根据所公布的保留序列的部分，以及响应结果中D0探测器和D1探测器中仅有一个响应的情况，分别估算X基矢的误码率和Y基矢的误码率；

根据不同强度下D0探测器和D1探测器中只有一个响应的所有情形，估计Z基矢单光子引起响应的概率分布；并根据所述Z基矢单光子引起响应的概率分布估计Z基矢的相位错误率；

根据X基矢的误码率、Y基矢的误码率和Z基矢的相位错误率，计算出本次密钥生成率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述原始密钥得到最终使用的密钥，包括：

通信双方将所述保留序列中未公布的部分进行经典纠错和隐私放大的操作，分别得到最终使用的密钥。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述X基矢、Y基矢和Z基矢分别通过时间容器time-bin和time-bin之间的相对相位进行编码得到。

6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当密钥生成率小于等于预设的阈值时，通信双方彼此通过备用的通信信道传输密钥。

7.一种量子通信的方法，其特征在于，包括：

通信双方通过量子信道获得密钥；

通信双方将需要传输的数据通过密钥加密后，经过经典信道传输给对方；

所述密钥是通信双方通过如权利要求1-5任一项所述的量子密钥分发方法获得的。