[发明专利]一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法

说明书

本公开公开一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法，属于量子秘钥处理领域，包括以下步骤：第一步：发送方对生产的量子秘钥进行基矢混合后发送给接收方；第二步：发送方和所述接收方分别随机选择不同方向的基矢进行量子态的制备和测量，双方进行多轮的量子信号传递后，均保存有N比特的密钥信息和N比特的基矢信息；第三步：双方进行基矢比对，丢弃掉发送和接收量子信号时基矢不相同的密钥，根据剩余密钥的基矢信息计算出不同方向基矢数量，丢弃基矢信息。对量子秘钥混合基矢，发送方和接收方共享的密钥可能存在一定的错误的问题，通过进行基矢比对，根据剩余密钥的基矢信息计算出不同方向基矢数量，并丢弃基矢信息，从而使得共享密钥完全一样。

技术领域

本公开属于量子秘钥处理领域，具体涉及一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法。

背景技术

量子密钥分发是量子信息技术中最有应用前景的技术之一。随着量子信息技术的发展，量子密钥分发系统已经在实验中实现。量子密钥分发系统主要包含两部分，一是硬件部分，包括发送、接收和测量装置；二是软件以及数据的后处理。在量子密钥分发协议中，发送方利用发送装置制备相应的量子态，并通过共用信道传递给接收方。接收方利用接收装置接收并测量量子信号。通过物理层面的过程，发送方和接收方可以产生对应的密钥。通过物理层面产生的密钥对于发送方和接收方而言还并不是完全相同的。另外，由于潜在的窃听者的干扰和物理装置的不完美，密钥可能有错误，甚至其一部分信息已经泄露。因此，通过物理层面产生的密钥还需要进行后处理。后处理过程仅仅需要经典的信息传递和局部的信息处理，可以通过软件来完成。后处理过程中最重要的两个步骤是纠错与保密放大，纠错过程是一个经典的信息比对过程，该过程得到密钥的比特错误率，并以此估计保密放大过程所需的相位错误率；在保留基矢信息的后处理过程中，需要占用较大存储空间，且需要分别对X与Z基矢密钥进行保密放大；混合基矢条件下，只需输入总相位错误率进行一次保密放大过程，但现有技术中无法测量总相位错误率，采用eQBER来估计e会有偏差，尤其是当nx和nz数量差距较大时，偏差严重，现提出一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法减少偏差值。

公开内容

针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法，解决了现有技术中由于装置的不完美性以及其他干扰，发送方和接收方共享的密钥可能存在一定的错误的问题。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法，包括以下步骤：

第一步：发送方对生产的量子秘钥进行基矢混合后发送给接收方；

第二步：发送方和所述接收方分别随机选择不同方向的基矢进行量子态的制备和测量，双方进行多轮的量子信号传递后，均保存有N比特的密钥信息和N比特的基矢信息；

第三步：双方进行基矢比对，丢弃掉发送和接收量子信号时基矢不相同的密钥，根据剩余密钥的基矢信息计算出不同方向基矢数量，并丢弃基矢信息。

进一步地，所述发送方，包括发射机，该发射机包括调制器，该调制器被配置为根据相位和幅度上的连续或离散分布调制量子信号；将所述调制量子信号分割为多个调制量子子信号，其中每个调制量子子信号是所述调制量子信号的衰减版本；接收方设有多个接收器，其中每个接收机通过各自的量子通信通道被配置为接收相应的调制量子信号，并确定相空间的多元化立场由多元化的正交组件定义各自的调制量子信号；其中每个接收机配置为使用发射机与每个接收机之间的各自后处理协议，基于多个相空间位置确定公共密钥，所述双方进行基矢比对包括直接和解阶段，包括从发射机通过各自的经典通信信道向各自的接收机发送校正信息，由各自的接收机确定共同密钥。

进一步地，其特征在于，所述接收器被配置为将多个相空间位置发送到后处理单元后通过保密通信，每个接收被配置为从后处理单元通过安全通信通道。