[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

专利信息
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: 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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