[发明专利]优势提纯的参考系无关量子密钥分发方法

说明书

本发明公开了一种优势提纯的参考系无关量子密钥分发方法，属于量子保密通信技术领域。包括如下步骤：S1、量子态制备；S2、量子态测量；S3、基矢比对；S4、参数估计；S5、优势提纯；S6、后处理：量子态的发送方和量子态的发送方执行密钥协商、错误校验和保密放大操作，提取安全密钥。本发明可以容忍较大的误码，提升其安全密钥率和传输距离，同时不需要额外的物理设备，可直接应用于实际参考系无关量子密钥分发系统。

技术领域

本发明属于量子保密通信技术领域，更具体地说，涉及一种优势提纯的参考系无关量子密钥分发方法。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术能够实现两认证用户间的信息论意义上无条件安全的密钥共享，是一种安全性基于量子物理的保密通信手段。当前，QKD技术正从实验室向商业化快速推进，对系统的低复杂度和优异性能提出了迫切的要求。在实际系统中，通信双方需要共享一致的参考系来保障系统正常运行。主动校准参考系会降低通信效率并会增加系统的复杂度。参考系无关量子密钥分发(Reference-Frame-Independent QKD，RFI-QKD)协议能够在参考系存在缓慢漂移的情况下产生安全的密钥，可有效降低系统复杂度。但是，现有参考系无关量子密钥分发的安全密钥率和传输距离还比较低，仍有进一步提升的空间。

发明内容

本发明提出一种优势提纯的参考系无关量子密钥分发方法，以达到提升当前参考系无关量子密钥分发系统的安全密钥率和传输距离的目的。

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种优势提纯的参考系无关量子密钥分发方法，包括如下步骤：S1、量子态制备；

S2、量子态测量；

S3、基矢比对；

S4、参数估计；

S5、优势提纯；

S6、后处理：量子态的发送方和量子态的发送方执行密钥协商、错误校验和保密放大操作，提取安全密钥；

其中S1和S2中，量子态的发送方的基矢ξ_A∈{Z_A,X_A,Y_A}和量子态的接收方的基矢ξ_B∈{Z_B,X_B,Y_B}满足如下关系：Z_A＝Z_B＝Z,X_B＝X_Acosβ+Y_Asinβ,Y_B＝Y_Acosβ-X_Asinβ,这里β表示量子态的发送方和量子态的接收方之间参考系的相对偏转；在使用理想单光子源时，ZZ基误码率Q和统计量R满足

执行完S6后得到的安全密钥率公式如下：

并满足以下约束

q_succ＝(E_μ)^b+(1-E_μ)^b,

p_succ＝(λ₁+λ₂)^b+(λ₃+λ₄)^b,

Q^L≤λ₃+λ₄≤Q^U,