[发明专利]一种非对称的量子会议密钥协商方法及系统

说明书

本发明提供一种非对称的量子会议密钥协商方法及系统，本发明实施在任意两个发送端和接收端之间，且两个发送端到接收端之间的信道是非对称的。本发明在原有的三方量子会议密钥协商系统的基础上进行了改进，考虑了信道非对称场景，并提出优化的安全码率计算方法，大大提高非对称的量子会议密钥协商系统的实用性，使安全码率更高，传输距离更长。

技术领域

本发明涉及量子会议密钥协商技术领域，尤其涉及一种非对称的量子会议密钥协商方法及系统。

背景技术

量子会议密钥协商基于量子力学的基本特性，允许多方之间共享完全相同的具有无条件安全性的密钥串。但是，由于受限于码率与信道距离之间的线性界限，量子会议密钥协商一直没有能够实现较远距离的密钥共享，这也影响了其实用性，大大限制了其发展。为解决这一问题，申请号为2020103489161的专利提出一种量子会议密钥协商方法及系统，并具体公开了一种能够实现远距离的三方的量子会议密钥协商方法，该方法打破了码率与距离的线性界限，大大提高了量子会议密钥协商的实用性，将传输距离由原先的50km提高到了500km以上。该方法所描述的三方密钥共享由两个发送方和一个接收方组成，其假设两个发送方对于接收方是完全保持对称的。

而在现实中保证这种对称是极其困难的，因此，专利2020103489161提出的技术方案并不适应信道非对称的情况。由于在干涉测量中无法进行完美干涉，会引入一个固有的错误率，所以在保证安全性的同时其传输距离势必会下降。

发明内容

发明目的：在信道非对称情况下，两个发送端发出的信号光在干涉测量中无法进行完美干涉，会引入一个固有的错误率，若想保证安全性，则传输距离则势必会下降。为了消除这个错误率，并使得保障安全的前提下能够进一步提高传输距离，本发明提出一种非对称量子会议密钥协商方案。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

本发明提出一种非对称的量子会议密钥协商方法，实施在任意两个发送端和接收端之间，两个发送端到接收端之间的信道是非对称的，所述方法包括步骤：

(1)发送端一和发送端二随机选择X基矢或Z基矢；在Z基矢下，发送端一随机选择光强μ_A或0制备相位随机的弱相干光脉冲作为信号态发送给接收端，发送端二随机选择光强μ_B或0制备相位随机的弱相干光脉冲作为信号态发送给接收端；在X基矢下，发送端一随机从{μ_A，v_A，0}中选取光强制备相位随机的诱骗态发送给接收端，发送端二随机从{μ_B，ν_B，0}中选取光强制备相位随机的诱骗态发送给接收端；ν_A和ν_B满足以下关系式：

其中，t_A为Z基矢下发送端一选取光强μ_A的概率，1-t_A为Z基矢下发送端一选取光强0，t_B为Z基矢下发送端二选取光强μ_B的概率，1-t_B为Z基矢下发送端二选取光强0的概率；

(2)接收端随机选择Z基矢或X基矢进行测量；Z基矢下，接收端采用探测器一和探测器二分别对两路弱相干光脉冲进行测量，当仅有探测器一或探测器二响应时，记录探测结果；X基矢下，接收端采用探测器三和探测器四对两路弱相干光脉冲的干涉光进行测量，当仅有探测器三或探测器四响应时，记录探测结果；

(3)两个发送端和接收端公布所选基矢，并将三方全部选择Z基矢情况下的数据保留，以生成各方的原始密钥；其余情况下，两个发送端公布所选光强，当发送端一发送v_A光强的弱相干脉冲、发送端二发送v_B光强的弱相干脉冲，且接收端选择X基矢时，两发送端公布相位，然后进行相位后选择匹配；在相位后选择匹配成功的前提下，通过公布的相位数据计算不同光强的增益及X基矢下的比特错误率；