[发明专利]基于单路传输的量子直接通信方法、装置、设备和系统

说明书

本申请涉及一种基于单路传输的量子直接通信方法、装置、设备和系统，发送方对待传输消息进行纠错抗损编码，获得待传输消息对应的码字；然后，采用与接收方协商后的加密密钥对码字进行加密处理，获得码字对应的密文消息；进一步地，将密文消息编码到量子态上，并将获得的量子态信息通过量子信道发送至接收方。采用上述方法发送方通过单路量子传输可以使得接收方接收到确定的信息，避免量子态双路传输导致的损耗大，从而提升了量子通信的传输距离；不需要采用量子态块传输，解决了量子态块传输中无法对量子态进行储存的痛点，降低了通信系统的复杂程度。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别是涉及一种基于单路传输的量子直接通信方法、装置、设备和系统。

背景技术

量子通信因其通信过程具备高度的安全性受到广泛关注。目前量子通信的研究主要集中在三大热门方向，包括：量子直接通信(quantum secure direct communication，简称QSDC)、量子密钥分发(quantum key distribution，简称QKD)、量子秘密共享(quantumsecret sharing，简称QSS)。其中，量子密钥分发和量子秘密共享通过量子信道传输密钥，并通过经典数据传输通道传输加密数据；而量子直接通信则直接在量子信道中传输保密信息。

为了保障数据传输安全，量子直接通信中可以使用双路传输的方法。Bob先制备一批量子态，并通过量子信道传输给Alice。Alice随机抽取其中部分量子态进行窃听检测。Alice在窃听检测结果表征量子信道安全的情况下，将待传输消息进行编码后通过其余的量子态发送给Bob。

上述双路传输方法导致量子直接通信中的量子态损耗较大，传输距离短。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升量子直接通信的传输距离的基于单路传输的量子直接通信方法、装置、设备和系统。

第一方面，本申请提供了一种基于单路传输的量子直接通信方法，应用于量子通信系统中的发送方，方法包括：

对待传输消息进行纠错抗损编码，获得待传输消息对应的码字；

采用与接收方协商后的加密密钥对码字进行加密处理，获得码字对应的密文消息；

将密文消息编码到量子态上，并将获得的量子态信息通过量子信道发送至接收方。

在其中一个实施例中，将密文消息编码到量子态上之前，还包括：

采用本地随机数对密文消息进行掩码处理，获得密文消息对应的待传码字；本地随机数与密文消息长度相等；

相应地，将密文消息编码到量子态上，并将获得的量子态信息通过量子信道发送至接收方，包括：

将待传码字编码到量子态上，并将获得的量子态信息通过量子信道发送至接收方。

在其中一个实施例中，将获得的量子态信息通过量子信道发送至接收方之后，还包括：

获取接收方公布的触发位时序位置；触发位时序位置为接收方对量子信道传输的量子态进行测量，获得量子态信息的时序位置；

确定触发位时序位置中的目标时序位置；目标时序位置为发送方对待传码字进行编码与接收方接收测量量子态信息时采用的基矢相同的时序位置；

基于目标时序位置对量子信道进行窃听检测。

在其中一个实施例中，基于目标时序位置对量子信道进行窃听检测，包括：

获取接收方公布的目标时序位置中部分时序位置对应的解码结果；

将部分时序位置的待传输比特与部分时序位置的解码结果进行比较，统计量子信道的误码率；