[发明专利]一种基于预报单光子光源的相位匹配量子密钥分发方法有效
申请号: | 201910546917.4 | 申请日: | 2019-06-24 |
公开(公告)号: | CN110224825B | 公开(公告)日: | 2021-11-05 |
发明(设计)人: | 赵生妹;陈刚 | 申请(专利权)人: | 南京邮电大学 |
主分类号: | H04L9/08 | 分类号: | H04L9/08;H04B10/70;H04B10/556 |
代理公司: | 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 | 代理人: | 彭雄 |
地址: | 210000 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | 本发明公开了一种基于预报单光子光源的相位匹配量子密钥分发方法,发明将预报单光子光源作为通信双方Alice和Bob的信号光源,然后Alice和Bob对光源输出的信号脉冲各自进行密钥编码,并将编码后的信号脉冲传输到第三方Charlie处(Charlie可以是窃听者),在Charlie公布有效干涉下探测器的结果基础上,Alice和Bob获得筛选密钥,再通过协商和秘密放大,Alice和Bob间可获得安全密钥,本发明有效提高相位匹配量子密钥分发协议的密钥率和通信距离,同时具有结构简单、实现便捷的优点,适合于相位匹配量子密钥分发协议应用于实际远距离和高质量通信,有巨大的应用前景。 | ||
搜索关键词: | 一种 基于 预报 光子 光源 相位 匹配 量子 密钥 分发 方法 | ||
【主权项】:
1.一种基于预报单光子光源的相位匹配量子密钥分发方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:预报单光子光源输出信号脉冲,对于预报单光子光源,信号光子的分布满足热广场分布;根据信号光子分布函数得到光子概率分布函数:其中,Pu(n)表示预报单光子光源光子概率分布函数,dA和ηA分别为Alice方探测器的暗计数率和探测效率,μ表示信号脉冲的平均强度,Ppost(μ)为后选择概率,n表示光子数,通信方Alice和通信方Bob分别对预报单光子光源发射出来的信号脉冲进行相位编码,其中,相位调制器一PM1对通信方Alice的信号脉冲编码随机相位一kaπ,ka等于0或1;相位调制器二PM2对通信方Alice的信号脉冲编码随机相位二相位调制器三PM3对通信方Bob的信号脉冲编码随机相位三kbπ,相位调制器四PM4对通信方Bob的信号脉冲编码随机相位四其中,kb等于0或1;通信方Alice和通信方Bob制备态表示为:其中,A表示通信方Alice,B表示通信方Bob,i表示虚数单位;步骤2:通信方Alice和通信方Bob将他们的信号脉冲发送给第三方Charlie,第三方Charlie利用光束分离器BS进行干涉测量并记录探测器三D3和探测器四D4的响应结果;经过光束分离器BS之后,探测器三D3和探测器四D4端用以下式子表示:则探测器三D3和探测器四D4响应概率分别为:其中,D3表示探测器三,D4表示探测器四,P(D3)为探测器三D3响应概率,P(D4)为探测器四D4响应概率;步骤3:第三方Charlie公布探测器响应结果,通信方Alice公布随机相位二通信方Bob公布随机相位四步骤4:通信双方Alice和通信方Bob重复步骤1‑2;当第三方Charlie公布一个成功事件时,如果若探测器三D3响应则Alice(Bob)得到密钥ka(kb),若探测器四D4响应则Alice(Bob)得到密钥ka(!kb),!表示取反;如果若探测器三D3响应则Alice(Bob)得到密钥ka(!kb),若探测器四D4响应则Alice(Bob)得到密钥ka(kb);参考相位匹配量子密钥分发协议中相位错误率表示为:其中,qn表示n光子响应信号对总响应信号的占比,Qμ表示总响应信号量,Pu(n)表示预报单光子光源光子概率分布函数,Yn表示n光子在探测器端响应的概率,n表示光子数,得到基于预报单光子光源相位匹配量子密钥分发的密钥率R公式为:其中,f是纠错协议效率,H(X)是香农信息熵,Eμ是量子比特错误率。
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