[发明专利]一种测量基可信的量子密钥分发系统及方法

说明书

本发明公开了一种测量基可信的量子密钥分发系统，包括Alice端和Bob端，信号产生单元产生强度不同光脉冲信号；所述发送单元在在t＝0时刻，随机选择处于某一基矢的光脉冲信号发送给接收单元；在t＝τ时刻，发送含有测量基信息的经典信号给接收单元，所述接收单元接收到信号后，选择通信协议中相同的测量基测量t＝0时刻Alice所发送光脉冲信号并检测实际的到达时间，若实际到达时间判定是否存在Eve截获重发攻击。本发明中Alice选择的测量基同步告知了Bob，接收方Bob采用已知的测量基对量子密钥进行测量，在安全性不改变的同时，大大提高了单光子利用率，进而提高密钥生成率。

技术领域

本发明涉及量子密钥分发及通信领域，具体涉及一种测量基可信的量子密钥分发系统及方法

背景技术

随着技术的发展，现有的密码体系受到了挑战，一次一密技术被重视起来。因此基于量子力学原理的量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术受到了人们的青睐，其基于量子力学的安全性保证了信息安全。

量子密钥分发系统通常包括发送方Alice和接收方Bob，而可能存在的窃听者通常命名为Eve。根据量子不可克隆原理，窃听者若对Alice发送的量子信号进行截获重发，由于测量基未知，这一攻击会造成误码率的提高，使得协议双方会发现窃听者的存在。一般的量子密钥分发协议中接收方Bob和窃听者Eve地位是相同的，因此协议中测量基通常是未知的，这保证了量子密钥分发的安全性，但也会降低密钥生成率。

为解决以上问题，杨理等人提出一种经典信号同步延时的复合量子密钥分发系统及其实现方法，其主要方法是先在光纤信道发送量子信号，再经过延时在自由空间发送经典信号，但是其方法要求在自由空间中使用且通信双方是直线通信，做到视线可达，整个方案技术复杂，实现难度大，实现成本高。

因此有待于对现有技术进行进一步地改进，在保证通信安全的前提下提高密钥生成率。

发明内容

本发明的目的是为了利用测量基信息来提高密钥生成率，提出了一种测量基可信的量子密钥分发系统及方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种测量基可信的量子密钥分发系统，包括Alice和Bob，所述Alice与Bob之间通过光纤信道进行信号光和包含测量基信息的经典信号通信，所述Alice包括发送单元、纠错单元和保密增强单元，所述Bob包括接收单元、纠错单元和保密增强单元，其中：

所述发送单元随机产生强度不同的多种量子态光脉冲信号；

所述发送单元在t＝0时刻，随机发送处于某一量子态光脉冲信号发送给接收单元；

所述发送单元在t＝τ时刻，发送含有t＝0时刻的量子态的测量基的经典信号给接收单元；

所述接收单元接收到含有t＝0时刻的量子态的测量基信息的经典信号后，选择与经典信号相同的测量基测量t＝0时刻Alice发送的光脉冲信号，接着检测经典信号和光脉冲信号实际的到达时间，若实际到达时间超出理论上经典信号和光脉冲信号的到达时间范围，则判定存在Eve截获重发攻击；

所述纠错单元在经典信道中通过纠错算法纠正剩余筛后密钥的误码，使得接收方Bob接收与发送方Alice的密码串一致；

所述保密增强单元根据纠错过程中测量得到的误码率，采用保密增强算法对纠错之后的密钥串进行保密增强，得到最终的安全密钥。

优选地，所述多种量子态至少包括信号态，诱骗态和真空态。

延时τ满足：