[发明专利]一种无需相位反馈的泛光量子密钥分发方法与系统

权利要求书

1.一种无需相位反馈的泛光量子密钥分发方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)发送端制备中心频率相同、谱宽相同、相位同步的信号光和本振光；

(2)发送端生成具有关联性的第一、第二关联光，并对第一关联光当即进行测量以确定存在性并标定测量时刻，将第二关联光与信号光合并，其中信号光占比远大于第二关联光占比，且信号光与第二关联光中心频率与谱宽相同；发送端将合并后的光束分出极小部分当即进行测量以确定第二关联光存在性并标定测量时刻，将剩余光束通过不可信的量子信道发送给接收端；

(3)接收端收到所述光束后，分离出极小部分立即进行测量以确定第二关联光的存在性并标定测量时刻；然后随机生成一串比特串，并通过相位调制将所述比特串搭载到剩余光束上，再通过不可信的量子信道发回给发送端；

(4)发送端接收到搭载有比特串的返程光束后，将所述返程光束与本端产生的本振光进行零差测量，得到一串实数串，再将实数串映射为一串比特串；

(5)发送端和接收端分别对所持有的比特串进行N位近位异或处理，得到本端的初始密钥串；N为系统在连续编码时相位漂移小于预设阈值的最大连续编码比特位数；

(6)发送端/接收端基于测量到的第一、第二关联光存在性结果数据，并一起随机公开一定比例初始密钥信息，计算安全成码率，并通过经典信道向另一方公布；在安全成码率满足预设要求的前提下，发送端和接收端进行经典纠错和隐私放大，最终提取出相同且安全的密钥。

2.根据权利要求1所述的无需相位反馈的泛光量子密钥分发方法，其特征在于，所述接收端将搭载有密钥串的光束返回给所述发送端之前，还对所述光束进行放大处理。

3.根据权利要求1所述的无需相位反馈的泛光量子密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(5)中近位异或处理的具体步骤为：

确定系统在连续编码时相位漂移小于预设阈值的最大连续编码比特位数N；

进行M轮异或操作，每轮异或生成一个新的比特，参与异或的比特在原始密钥串中分布均匀，最终得到新比特串；新比特串同时满足以下条件：

a.新比特串长度不得超过原始比特串长度；

b.原始比特串的每一位比特仅参与异或操作或直接保留。

4.根据权利要求1所述的无需相位反馈的泛光量子密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(4)中，发送端在将实数串映射为比特串前，还进行后选择处理，即：发送端根据预先设定的筛选参数Δ，将测得的实数串中取值位于(-Δ，Δ)区间的结果丢弃，保留剩余部分，Δ≥0；发送端将丢弃的实数结果位置通过经典信道告知接收端，接收端从所持有的比特串中去掉相应位置的比特，保留剩余部分。

5.一种无需相位反馈的泛光量子密钥分发系统，包括发送端和接收端，其特征在于，所述发送端和所述接收端之间采用权利要求1至4任意一项所述方法进行泛光量子密钥分发。

6.根据权利要求5所述的无需相位反馈的泛光量子密钥分发系统，其特征在于，所述发送端包括一个宽谱、连续且相位随机化的光源，用于制备连续光，并将所述连续光分为两束，得到所述信号光和所述本振光。

7.根据权利要求6所述的无需相位反馈的泛光量子密钥分发系统，其特征在于，所述发送端还包括耦合器、关联光源、第一敲击器、延迟器、零差测量器、探测器一、探测器二；其中，关联光源用于生成所述第一、第二关联光，探测器一对第一关联光立即进行测量；耦合器用于将信号光和第二关联光合并，使合并后的光束从同一光路进入第一敲击器；第一敲击器用于从合并后的光束上取下很小的一部分送入探测器二进行测量，敲击器操作结束后，剩余光束发送给接收端；延迟器用于本振光延时，使得本振光能够与所述返程光束同步进入零差测量器；零差测量用于利用本振光和返程光束进行零差测量，获得二者之间的相位差信息；

所述接收端包括第二敲击器、相位编码器、放大器和探测器三；其中，第二敲击器从接收到的光束上取下很小的一部分送入探测器三进行探测，并将剩余光束发送至相位编码器；相位编码器根据接收端生成的比特串对所述剩余光束进行相位编码，将密钥串搭载到所述剩余光束上；放大器用于将编码后的光束进行放大。