[发明专利]基于相干态的连续变量量子身份认证方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于相干态的连续变量量子身份认证方法和系统，包括：设置用户端和认证中心共享认证密钥K＝{K_s,K_b}，K_s为认证私钥，K_b为认证基；制备量子相干态，将认证私钥编码在量子相干态的正则分量上；将制备好的量子相干态通过光纤信道发送给认证中心，认证中心根据共享的认证基进行量子零差检测，得到接收私钥；将接收私钥和认证私钥对比计算相关性，判断身份的合法性；认证成功后进行连续变量量子密钥分发操作，更新认证密钥。本发明可更新产生具有无条件安全的身份认证密钥，具有极高安全性，同时没有复杂的调制和计算，操作较为简单，由于使用连续变量量子相干态即可实现，降低了实现成本。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，具体地，涉及一种基于相干态的连续变量量子身份认证方法和系统。

背景技术

量子密码是一种新型的密码实现技术。由于经典保密通信技术依靠的是数学计算复杂度，靠大量计算可以破解，如果量子计算机诞生，可能失去其保密效力，量子保密通信因此诞生。量子密码基于量子力学测不准原理，让窃听者无法无痕迹地窃听到密钥信息，从物理根源上保证了通信安全。连续变量量子保密通信技术因其高码率、低成本、与现有光网络融合好的特性，成为近来的一个热点研究方向。连续变量量子身份认证是连续变量量子保密通信技术的一种密码方法。现有的身份认证系统多属于经典身份认证系统，而量子身份认证方案让人们看到了身份认证上更多的可能性。

根据使用密钥、身份认证系统性质，身份认证系统主要分为基于经典密钥的量子身份认证系统、基于量子密钥的经典身份认证系统、纯量子身份认证系统三种模式。而根据所使用的密钥分发方式，量子身份认证可分为离散变量量子身份认证和连续变量量子身份认证两种类型。如今已提出的方案主要为基于离散变量的量子身份认证方案，基于连续变量的量子身份认证方案较少。

专利文献CN105515780B(申请号：CN201610017236.5)公开了基于量子密钥的身份认证系统和方法，系统包括用户端，认证服务端，量子网络，经典网络，用户端，认证服务端，本发明将传统技术中用于身份认证的明文信息与量子密钥K1串行组合后作为每次验证的明文信息，先对明文信息进行摘要的提取，再用加密算法对明文的摘要进行加密，最后将加密后的密文传输到认证服务端。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于相干态的连续变量量子身份认证方法和系统。

根据本发明提供的基于相干态的连续变量量子身份认证方法，包括：

步骤S1：设置用户端和认证中心共享认证密钥K＝{K_s,K_b}，其中：K_s为认证私钥；K_b为认证基；

步骤S2：在用户端制备量子相干态，将认证私钥编码在量子相干态的正则分量上；

步骤S3：在用户端将制备好的量子相干态通过光纤信道发送给认证中心，在认证中心根据共享的认证基进行量子零差检测，得到来自用户端的接收私钥；

步骤S4：将接收私钥和认证私钥对比计算相关性，判断身份的合法性；

步骤S5：在认证成功后，通过用户端和认证中心进行连续变量量子密钥分发操作，更新认证密钥，至此完成一周期认证，重复步骤S1-S5进入下一周期认证。

优选的，在用户端和认证中心中，使用高斯调制相干态连续变量量子密钥分发协议进行认证密钥共享。

优选的，所述步骤S2包括：