[发明专利]基于无噪线性放大器的连续变量测量设备无关量子密钥分发方法

说明书

本发明公开了一种基于无噪线性放大器的连续变量测量设备无关量子密钥分发(CV‑MDI‑QKD)方法，首先，Alice和Bob分别在发送端和接收端制备量子态，得到发送端和接收端的量子信号；然后，Alice和Bob分别将量子信号传输至Charlie端，Charlie端对接收到的量子信号进行干涉并将干涉后的结果进行检测，得到测量结果；之后，将无噪线性放大器加入到系统的Charlie端，Charlie端将两个零差探测器检测输出的结果分别通过无噪线性放大器进行放大并进行公布；Alice和Bob在收到Charlie公布的测量结果之后，通信方Bob端对其量子态进行平移操作得到新的量子态模式；最终通过执行参数估计、反向协商和保密增强步骤，得到安全密钥率。改善了连续变量测量设备无关量子密钥分发系统的性能。

技术领域

本发明属于量子保密通信技术领域，具体涉及一种基于无噪线性放大器的连续变量测量设备无关量子密钥分发方法。

背景技术

随着光电技术的发展，量子理论的许多物理现象已经通过观察得到验证，吸引了越来越多的研究人员进一步考虑其应用。量子密钥分发(QKD)是一种基于量子理论的应用，其允许合法通信方(Alice和Bob)在存在窃听的情况下通过量子信道交换加密密钥。

基于海森堡不确定性原理和不可克隆理论定律，量子密钥分发具有理论无条件安全性。目前连续变量量子密钥分发(CVQKD)技术成为了量子保密通信技术的一个重要分支，其中应用最广泛的是高斯调制相干态连续变量量子密钥分发协议，其理论无条件安全性已被证明，已经朝着产业化的方向迈进。

但是，理论的完美假设与实际实现会存在一定的偏差，这将可能会影响系统的性能并给实际系统中引入漏洞，窃听者Eve可以利用该漏洞窃听信息而不被发现。系统漏洞涉及如激光源、本振光和检测器等，从而使得系统在运行过程中不再安全，窃听者可以进行截取重发攻击获得密钥信息。为了防御实际安全性漏洞问题，目前，有研究者提出了一种连续变量测量设备无关量子密钥分发系统(Continuous Variable Measurement DeviceIndependent Quantum Key Distribution，CV-MDI-QKD)，该系统可以抵御所有的边信道攻击。并对该系统在理论上进行了很好的分析，但由于系统实际可以使用的器件及信道的过噪声等问题，系统性能仍旧存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，为了提升CV-MDI-QKD系统的性能，本发明的目的在于，提供一种基于无噪线性放大器的连续变量测量设备无关量子密钥分发方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于无噪线性放大器的连续变量测量设备无关量子密钥分发方法，其特征在于，该方法在CV-MDI-QKD系统的不可信的第三方Charlie端加上无噪线性放大器(Noiseless linear amplifier，NLA)，并执行如下步骤：

首先，合法通信方Alice和Bob分别在发送端和接收端制备量子态，得到发送端和接收端的量子信号；

然后，合法通信方Alice和Bob分别将量子信号传输至不可信的第三方Charlie端，Charlie端对接收到的量子信号进行干涉，并将干涉后的结果用零差探测器进行检测，得到测量结果；

之后，Charlie端对测量结果通过无噪线性放大器进行放大，输出测量结果并进行公布；

合法通信方Alice和Bob在收到不可信的第三方Charlie公布的测量结果之后，Bob端对其量子态进行平移操作得到新的量子态模式；

最后，合法通信方Alice和Bob通过执行参数估计、反向协商和保密增强步骤，最终得到安全密钥率。