[发明专利]具有损耗容忍的参考系和测量设备无关量子密钥分发方法

说明书

本发明涉及一种具有损耗容忍的参考系和测量设备无关量子密钥分发方法，该方法以四强度诱骗态，结合损耗容忍方案，以解决实际场景中态制备缺陷所带来的影响，同时将调制误差和统计起伏均考虑在内，且系统复杂度低。

技术领域

本发明属于量子密钥分发领域，具体涉及一种具有损耗容忍的参考系和测量设备无关量子密钥分发方法。

背景技术

量子密码学是源于量子力学的实际应用之一。通过采用无条件安全的“一次一密”加密算法，量子密码学可以将加密的安全性转移到密钥分配中，这也被称为量子密钥分发(QKD)。自1984年提出第一个协议后，QKD在理论方案和实验方面都有蓬勃的发展，以应对实际的不完善之处。在不断地发展中，诱骗态方法和测量设备无关协议(MDI QKD)分别填补了发射端和接收端的主要漏洞，并被广泛应用于QKD系统和网络之中。

同时在实际的实施过程中，需要对基于偏振或相位编码的QKD进行实时参考系校准，以保持系统的稳定。为了针对这一耗时而又复杂的要求，相关学者提出了与参考系无关协议(RFI QKD)和与参考系和测量设备均无关协议(RFI-MDI QKD)。目前的研究情况，在协议优化和系统演示方面取得了很大的进展，特别是针对RFI-MDI QKD协议，其继承了MDI协议的高安全性，并且在长传输距离上也得到了验证。

但除此之外，窃听者可以将注意力转移到可能会暴露许多缺陷的编码部分，故目前发送端漏洞相关问题得到了广泛的研究。在研究的对策中，采用损耗容忍是最实用的方案之一。其假设条件很少，而且已经得到了具体的证明。然而随着发展，目前对RFI-MDI QKD协议的研究大多局限在假设的完美的制备态中，而没有考虑到实际的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有损耗容忍的参考系和测量设备无关量子密钥分发方法，该方法考虑了实际场景中制备态缺陷所带来的影响，且系统复杂度低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有损耗容忍的参考系和测量设备无关量子密钥分发方法，该方法以四强度诱骗态，结合损耗容忍方案，以解决实际场景中态制备缺陷所带来的影响，同时将调制误差和统计起伏均考虑在内。

进一步地，采用四强度诱骗态的RFI-MDI QKD协议，其中信号态μ只制备在Z基，其余两种诱骗态v和w，制备在Z基、X基和Y基上，且其概率分别为0.5、0.25和0.25，其余相关概率和强度均针对实际系统参数进行优化。

进一步地，通过额外应用损耗容忍方案，RFI-MDI QKD系统只需假设制备好的量子光是在二维态空间内的，且由于参考系和测量设备双无关协议的特性，免于参考系的校准和探测段的侧信道漏洞，进而简化系统要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：相比于现有的RFI-MDI QKD协议，本发明提出了一种具有损耗容忍的参考系和测量设备无关量子密钥分发方法，该方法采用四强度诱骗态，结合损耗容忍方案，考虑了实际场景中制备态缺陷所带来的影响，进一步紧致了具有制备态缺陷的理论模型，同时也将调制误差和统计起伏考虑在内，在实用化角度进一步推进QKD在实际场景中的应用，因而在实际的量子密码、量子通信系统中具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中验证所述方法的实验装置图。

图中所包含的器件如下：Laser为发射端和接收端的激光器；IM为强度调制器；PM为相位调制器；BS为50:50分束器；FM为法拉第反射镜(法拉第-迈克尔逊(F-M)干涉环由FM和PM构成)；ATT为光衰减器；EPC为电子偏振控制器；PBS为偏振分束器；SNSPD为超导纳米线单光子探测器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。