[发明专利]一种基于相干检测的量子会议密钥协商方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于相干检测的量子会议密钥协商方法及系统，包括制备、测量、调制、参数估计和后处理五个阶段，时间基矢下的数据用于提取量子会议密钥，干涉基矢下用于计算对比度。量子会议密钥协商系统包括连续激光器，强度调制器，分束器和单光子探测器。所述连续激光器产生相位稳定连续光；所述强度调制器将所通过的光信号进行脉冲制备；并将脉冲信号传入探测端，所述分束器一和分束器二对发送端的光信号进行分束；所述分束器三用于对光信号进行合束；所述分束器四和分束器五组成马赫‑曾德尔干涉仪；所述探测器在探测端进行光信号的探测。本发明可操作性强，实验设备较为简单，不需要相位随机化和不同强度调制，降低了安全性风险，打破了无中继量子会议密钥协商协议中的成码率与传输距离的线性限制。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种基于相干检测的量子会议密钥协商方法及系统。

背景技术

自进入二十一世纪以来，互联网飞速发展，信息安全日益重要，用户之间进行隐私通讯成为现代信息社会的基本需求之一。而随着各种类型计算机的发展，尤其是量子计算机的发展，算力不断提升，原本基于计算复杂度的加密算法不再安全，信息安全面临着日益严峻的挑战。量子通信应运而生。量子通信是量子力学与信息学的交叉衍生的新兴研究领域，它借助量子力学的基本原理来保证信息的安全。量子通信分支领域众多，包括量子密钥分发、量子秘密共享、量子数字签名和量子会议密钥协商等领域。

量子密钥分发(QKD)可以实现两个用户之间分享无条件安全的密钥。但在更多的应用场景中，例如网络会议，网上课程等场景，需要共享密钥的用户远不止两个。这时候就需要使用会议密钥协商(Conference Key Agreement)来实现多个可信任用户之间的密钥共享，而经典的会议密钥安全性基于计算复杂度，随着量子计算机不断发展，经典协议无法保证安全性。因而，发展量子会议密钥协商变得尤为重要，量子会议密钥协商也被称为多方量子密钥分发。

多方之间的密钥分发既可以通过量子密钥分发在两两之间重复实现，也可通过分发多方纠缠态来实现。最近提出的种种量子会议协商方案的开销已经明显小于重复量子密钥分发所需要的开销。

最早的量子会议密钥协商协议于1998年提出(Phys.Rev.A 57,822)。经过二十余年的发展，学者们已经提出很多种量子会议密钥协商的实现方法，比如分发多粒子GHZ(Greenberger–Horne–Zeilinger)态，W态QCKA，连续变量QCKA和设备无关QCKA等等，不一而足。但这些协议都存在着实验条件严苛，距离实用化还有较远距离等问题。

目前，最为先进，实用化程度最高的方案在2020年被本发明人团队提出，专利CN202010348916.1中的方案首次打破了量子链路传输能力的线性限制，实现了500公里以上的传输距离，实现了三方之间无条件安全密钥的共享。但所需要的仪器设备相对复杂，发送端需要连续激光器、强度调制器、相位调制器和信号衰减器诸多设备，且需要进行相位随机化和不同光强调制等复杂操作，增加了安全性风险。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提供了一种基于相干检测的的量子会议密钥协商方法及系统，易于实现，设备简单，实现密钥成码率随信道传输率的平方根线性变化，打破量子会议密钥协商的传输成码率与距离的线性限制，提升密钥传输成码率和传播距离。

技术方案：

一种基于相干检测的量子会议密钥协商方法，包括两个发送端和探测端；所述两个发送端分别记为发送端一和发送端二；包括步骤：

(1)两个发送端分别发送随机光脉冲，并通过量子信道发送给探测端；