一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统，包括。发送端，接收端，和第三方，其中，发送端和接收端分别制备用于安全检测的第一光子序列和第三光子序列并发送给第三方进行测量，进而发送端和接收端根据测量结果进行安全检测，当安全检测通过后，发送方将需要传输的信息加载到预先构建好的第二光子序列中，并发送给第三方，第三方将第二光子序列的测量结果发送给接收端，以完成一次通信过程，本发明专利技术实施例提供的系统，在将测量工作完全交给第三方的情况下，仍然能够达到物理定律保证的绝对通信安全，并且保证只有接收方能够从最后第三方公布的信息中解码出发送端传递的信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统
本专利技术实施例涉及量子通信领域，尤其涉及一种基于单光子的测量设备无关的量子通信系统。
技术介绍
作为量子通信协议的一种，量子安全直接通信协议自2000年被提出以来，已经取得了一系列的重要发展，比如，基于纠缠光子对(LL00协议)单光子(DL04协议)的量子安全直接通信协议相继被提出。虽然，在理想状态下，量子安全直接通信的安全性能够得到有效保证，但是在实际实施过程当中，由于器件设备达不到的通信协议的有关要求，导致量子黑客有可趁之机。其中，针对测量器件的攻击较为简单直接，现实可行性很高，比如时移攻击和强光致盲攻击等等攻击手段，已被证明具有很高的攻击可行性，已经引起了一大堆量子通信研究者的关注。一些研究者开始思考应对策略，并提出能够排除针对非理想测量仪器攻击的量子通信协议。其中，针对量子密钥分发的测量设备无关协议已经被提出并且已经在实验中验证实施，显得尤为的引入关注。现有技术中，对于量子通信光源的测量交给第三方进行的量子安全直接通信的协议的研究还处于空白阶段，量子安全直接通信协议在实施过程中容易因为测量设备受到攻击而使得通信的安全性受到威胁。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统，用以解决现有技术中对于量子通信光源的测量交给第三方进行的量子安全直接通信的协议的研究还处于空白阶段，量子安全直接通信协议在实施过程中容易因为测量设备受到攻击而使得通信的安全性受到威胁的问题。本专利技术实施例提供一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统，包括：发送端，用于制备第一光子序列和第二光子序列，将所述第一光子序列发送给第三方并进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过所述第二光子序列加载信息，并将加载信息后的第二光子序列发送给第三方以完成通信；接收端，用于制备第三光子序列并将所述第三光子序列发送给第三方进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过接收所述第三方发送的第二光子序列的检测结果，以完成通信；第三方，用于接收所述第一光子序列和第三光子序列，对所述第一光子序列和第三光子序列进行测量，并公布测量结果，同时用于接收第二光子序列并对所述第二光子序列进行测量，将第二光子序列的测量结果发送给接收方；其中，所述第三光子序列为单光子组成的序列。其中，所述制备第一光子序列和第二光子序列，将所述第一光子序列发送给第三方并进行安全检测；通过所述第二光子序列加载信息，并将加载信息后的第二光子序列发送给第三方以完成通信具体包括：制备处于纠缠态的光子序列L1和L2，序列长度为N，并制备包含M个单光子的光子序列L3，将序列L1中的N个光子和序列L3中的M个光子进行编组构成第一光子序列，并将所述第一序列发送给第三方，在第三方公布测量结果后，将所述第一光子序列的序列信息发送给接收端；接收所述第三方的测量结果和接收端发送的第三光子序列的序列信息，并根据所述第三光子序列的序列信息和所述第三方的测量结果，对所述第三方进行安全检测；若判断获知所述安全检测通过，则在所述光子序列L2中加载信息，并将加载信息后的光子序列L2发送给所述第三方；其中光子序列L2即为第二光子序列；其中，M和N均为正整数。其中，所述制备第三光子序列并将所述第三光子序列发送给第三方进行安全检测，在所述安全检测通过后，通过接收所述第三方发送的第二光子序列的检测结果，以完成通信具体包括：制备包含M+N个单光子的光子序列L4即第三光子序列，并将所述光子序列L4发送给所述第三方；接收所述发送端发送的所述第一序列的序列信息，和所述第三方的测量结果，并根据所述第一光子序列的序列信息和所述第三方的测量结果对所述第三方进行安全检测；若判断获知所述安全检测通过，则将所述第二光子序列的测量基信息发送给所述第三方，并接收所述第三方对第二光子序列的测量结果。其中，所述接收所述第一光子序列和第三光子序列，对所述第一光子序列和第三光子序列进行测量，并公布测量结果，同时用于接收第二光子序列并对所述第二光子序列进行测量，将所述第二光子序列的测量结果发送给接收方具体包括：接收所述发送端发送的第一光子序列和接收端发送的所述第三序列，对所述第一光子序列和第三光子序列的光子进行配对并进行测量，将测量结果发送给所述发送端和所述接收端；接收所述发送端发送的所述加载信息后的光子序列L2和所述接收端发送的光子序列L2的测量基信息，根据所述光子序列L2的测量信息对所述光子序列L2进行测量，将光子序列L2的测量结果发送给所述接收端。其中，所述发送端和所述接收端还用于，若判断获知所述安全检测不通过，则终止本次通信。其中，所述对所述第一光子序列和第二光子序列的光子进行配对并进行测量具体包括：将第一光子序列和第三光子序列的光子进行匹配后，进行M+N次Bell基联合测量，获得测量结果。其中，所述接收端还用于，根据所述发送端发送的所述第一光子序列的序列信息、所述第三光子序列中光子的状态信息以及所述第三方的测量结果，计算获得所述发送端光子序列L2中光子的量子态，进而获得所述光子序列L2的测量基信息。其中，所述在光子序列L2中加载信息具体包括：对光子序列L2中的光子，执行第一操作加载信息0，执行第二操作加载信息1，共计加载N个比特的信息在光子序列L2中。其中，所述第一和第二操作通过法拉第旋转器实现。其中，所述接收端还用于，对光子序列L2的测量结果进行解码，获取所述发送端在光子序列L2中加载的信息。本专利技术实施例提供的基于单光子的测量设备无关量子通信系统，实现了在将测量工作完全交给第三方的情况下，仍然能够达到物理定律保证的绝对通信安全，通过设计使得通信方和接收方能够根据自己持有的信息和第三方公布的信息来判断第三方是否按要求执行测量操作并且公布正确的结果，并且保证只有接收方能够从最后第三方公布的信息中解码出发送端传递的信息，具有较高的可行性，并且能够通过量子物理定律保证绝对的通信安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统的结构图；图2为本专利技术另一实施例提供的一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统的结构图；图3为本专利技术又一实施例提供的一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统的结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1，图1为本专利技术一实施例提供的一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统的结构图，所提供的系统包括发送端11，接收端12和第三方13。其中，发送端11用于制备第一光子序列和第二光子序列，将所述第一光子序列发送给第三方并进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过所述第二光子序列加载信息，并将加载信息后的第二光子序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统，其特征在于，包括：发送端，用于制备第一光子序列和第二光子序列，将所述第一光子序列发送给第三方并进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过所述第二光子序列加载信息，并将加载信息后的第二光子序列发送给第三方以完成通信；接收端，用于制备第三光子序列并将所述第三光子序列发送给第三方进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过接收所述第三方发送的第二光子序列的检测结果，以完成通信；第三方，用于接收所述第一光子序列和第三光子序列，对所述第一光子序列和第三光子序列进行测量，并公布测量结果；同时用于接收第二光子序列并对所述第二光子序列进行测量，将第二光子序列的测量结果发送给接收方；其中，所述第三光子序列为单光子组成的序列。

【技术特征摘要】
1.一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统，其特征在于，包括：发送端，用于制备第一光子序列和第二光子序列，将所述第一光子序列发送给第三方并进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过所述第二光子序列加载信息，并将加载信息后的第二光子序列发送给第三方以完成通信；接收端，用于制备第三光子序列并将所述第三光子序列发送给第三方进行安全检测；在所述安全检测通过后，通过接收所述第三方发送的第二光子序列的检测结果，以完成通信；第三方，用于接收所述第一光子序列和第三光子序列，对所述第一光子序列和第三光子序列进行测量，并公布测量结果；同时用于接收第二光子序列并对所述第二光子序列进行测量，将第二光子序列的测量结果发送给接收方；其中，所述第三光子序列为单光子组成的序列。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制备第一光子序列和第二光子序列，将所述第一光子序列发送给第三方并进行安全检测；通过所述第二光子序列加载信息，并将加载信息后的第二光子序列发送给第三方以完成通信具体包括：制备处于纠缠态的光子序列L1和L2，序列长度为N，并制备包含M个单光子的光子序列L3，将序列L1中的N个光子和序列L3中的M个光子进行编组构成第一光子序列，并将所述第一序列发送给第三方，在第三方公布测量结果后，将所述第一光子序列的序列信息发送给接收端；接收所述第三方的测量结果和接收端发送的第三光子序列的序列信息，并根据所述第三光子序列的序列信息和所述第三方的测量结果，对所述第三方进行安全检测；若判断获知所述安全检测通过，则在所述光子序列L2中加载信息，并将加载信息后的光子序列L2发送给所述第三方；其中光子序列L2即为第二光子序列；其中，M和N均为正整数。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述制备第三光子序列并将所述第三光子序列发送给第三方进行安全检测，在所述安全检测通过后，通过接收所述第三方发送的第二光子序列的检测结果，以完成通信具体包括：制备包含M+N个单光子的光子序列L4即第三光子序列，并将所述光子序列L4发送给所述第三方；接收所述发送端发送的所述第一序列的序列信息，和所述第三方的测量结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙桂鲁，殷柳国，周增荣，牛鹏皓，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11