[发明专利]量子安全通信方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种量子安全通信方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：发送方通过获取待传输的原始消息；对原始消息进行信道损耗和噪声抵抗处理，获得第一比特消息；随机化第一比特消息，获得第一数据比特消息；在第一数据比特消息中插入检验比特，获得传输比特消息；将传输比特消息编码在发送方量子态的基上，获得并发送编码后的传输比特消息。接收方接收传输比特消息；根据接收方量子态的基对接收到的传输比特消息中的各比特消息进行探测，获得接收到的各比特消息的探测结果、探测结果对应的探测位置和探测结果的消息类型；发送探测结束信息，最终恢复发送方发送的原始消息。采用本申请实施例方法能够有效提高量子通信的安全性。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别是涉及一种量子安全通信方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着量子通信领域的发展，出现了量子保密通信技术，不同于现有的基于算法复杂度的经典保密通信，量子保密通信能够保证信息传递的无条件安全，其安全性由量子力学的基本原理来保证。根据量子保密通信实现结构的不同，量子保密通信协议可以分为两大类：一是基于量子密钥分发的量子保密通信，在该结构中，通信双方先利用量子态建立无条件安全的密钥，然后再结合经典加密算法实现信息的安全传递。二是基于量子态的量子安全通信，包括量子安全直接通信和确定性量子安全通信两种，在该结构中，发送方直接将消息加载在量子态上，然后通过一定的协议使得仅有接收方可以恢复出发送方的消息，而窃听者无法得到任何信息。量子安全直接通信和确定性量子安全通信的区别在于，确定性量子安全通信中发送方需要传递一比特的经典信息以帮助接收方恢复信息，而量子安全直接通信则不需要经典信息的传递。相比与基于量子密钥分发的量子保密通信协议的两步通信过程，量子安全通信仅需一步即可完成信息加密传递，具有实现简单、无需密钥管理和存储等优点。

为了保证通信信息的安全，现有的量子安全直接通信都是基于双向协议来实现，即接收方先发送量子态给发送方，然后发送方随机的选取部分量子态进行测量，从而验证信道特征和窃听者的信息量，并在剩余的量子态上调制需要传递的信息，然后再将量子态返回给接收方，从而实现信息的传递。但是，在基于双向协议的量子安全直接通信系统中，光量子信号往返信道两次，因此损耗会增加一倍。同时，由于发送方需要接收来自信道的光子脉冲并进行编码，因此容易遭受特洛伊木马攻击等量子黑客的攻击，影响其实际安全性，而且在实际应用中，量子安全通信设备非完美性也会对其安全性产生一定影响。

而现有的确定性量子安全通信虽然存在单向的通信协议，但需要高维单光子量子态制备、量子纠缠以及量子存储等量子器件，这在当前技术条件下尚无法有效实现，特别是无法满足长距离、高码率的通信要求。同时，实际设备的缺陷也会导致响应的量子黑客攻击，从而影响确定性量子安全通信的安全性。这也是制约确定性量子安全通信应用的核心瓶颈。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效提高量子通信安全性的量子安全通信方法、装置、计算机设备和存储介质。

第一方面，提供了一种量子安全通信方法，所述方法包括：

获取待传输的原始消息；

对所述原始消息进行信道损耗和噪声抵抗处理，获得第一比特消息；

随机化所述第一比特消息，获得第一数据比特消息；

在所述第一数据比特消息中插入检验比特，获得传输比特消息；

将所述传输比特消息编码在发送方量子态的基上，获得并发送编码后的传输比特消息。

在其中一个实施例中，对所述原始消息进行信道损耗和噪声抵抗处理，获得第一比特消息，包括：

对所述原始消息进行映射处理，获得映射消息；

对所述映射消息进行扩展，获得第一比特消息。