基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统，包括：光源，光源使用相干光源；用于调节用于编码的n个离散随机的相干态的相位信息α的第一相位调节器，其中，n为正整数；QKD编码器，用于进行QKD编码。本发明专利技术实施例的分发系统，通过光源使用相干光源，并且相位调节器调节用于编码的n个离散随机相干态的相位信息α，从而进行QKD编码，简化了诱骗态协议的实施，保证通讯安全性，并简化了QKD系统。

【技术实现步骤摘要】
基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统
本专利技术涉及通讯
，特别涉及一种基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统。
技术介绍
在相关技术中，量子密钥分发依靠量子力学性质保证通讯的安全性，其中BB84协议是最著名的量子密钥分发协议。BB84协议使用光的偏振，以光子作为量子态的载体进行通讯。BB84协议的安全性基于非正交的态之间无法通过测量完全分辨。然而，在相关技术BB84协议中，要求发射端使用单光子源进行信息的传输。而完美的单光子源在实际应用中是不存在的。在实际中，光源一般可以认为是coherentstate。如果发射端偏振光存在多光子成分，窃听者就可以对这点对BB84协议进行攻击，即PNS攻击(PhotonNumberSplittingAttack，光子数分束攻击)。假设窃听者知道发射端发出的偏振光中的光子数，并且只在发射端发出多光子的情形下进行攻击，从多光子成分中取出一个进行测量，则发射端和接收端不会发现任何的异常，但窃听者得到了发射端和接收端手中密钥的信息，无法很好地保证通讯安全性。这样只有单光子部分是安全的。如果使用相关技术中的BB84协议，只能按照最坏的情形来估计单光子成分的错误率，即认为所有的发射端和接收端得到的密钥的所有错误都是发生在单光子成分，导致大大高估了单光子成分的错误率，从而极大的降低了QKD(QuantumKeyDistribution，量子密钥分发)系统的最远传输距离。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下问题的认识和发现作出的：相关技术中，在对QKD系统的实际情况建立模型并进行仿真中发现经典QKD的最大安全传输距离大约于30km，因此要提高QKD的最大安全传输距离就需要对单光子成分的错误率进行更加准确的估计。因此，诱骗态量子密钥分发技术被提出来解决这个问题，以使最远安全传输距离可以达到140km。然而，诱骗态量子密钥分发协议要求激光是连续相位随机的，这在一个实际的系统中是无法实现的，因为这样需要无限长的随机数。本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种能保证通讯安全性的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统，包括：光源，所述光源使用相干光源；第一相位调节器，所述第一相位调节器用于调节用于编码的n个离散随机的相干态|α>的相位信息，其中，n为正整数；QKD编码器，用于进行QKD编码。根据本专利技术实施例提出的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统，通过光源使用相干光源与相位调节器调节用于编码的n个离散随机相干态|α>的相位信息，从而进行QKD编码，保证通讯安全性，保证通讯安全性，并简化了QKD系统。另外，根据本专利技术上述实施例的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一个实施例中，所述相位信息在所述n个离散随机相位中随机选取。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述QKD编码器包括第二相位调节器，所述QKD编码器用于对输入光束加一个相对相位变化θ进行编码。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第二相位调节器的输入光束通过对第一相位调节器的输出光束分光得到。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述光源通过以下公式进行表达，所述公式为：其中，|α>表示相干光源，复数α表示所述光源的特征值：|α2|表示光源的光强，α的辐角表示光源的相位信息；|m>表示有m个光子的态；，本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统的结构示意图；图2为根据本专利技术另一个实施例的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统的结构示意图；图3为根据本专利技术一个具体实施例的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统的结构示意图；图4为根据本专利技术另一个具体实施例的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分布系统的结构示意图；以及图5为根据本专利技术一个实施例的相干态量子密钥传输中编码的原理示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面在描述根据本专利技术实施例提出的基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统之前，先来简单描述一下相关技术中，BB84协议的具体细节，其具体细节如下：发射端和接收端之间存在量子信道(比如光纤)和经典信道。具体地，发射端使用接收端共享一段密钥。发射端随机产生一串01数串，并将数串以等概率随机编码在水平竖直偏振(Z基)正负45度偏振(X基)，并通过单光子发送给接收端。其中：1、当发射端在Z基下进行编码，发射端将0编码成|0>，将1编码成|1>。2、当发射端在X基下进行编码，发射端将0编码成将1编码成3、接收端以等概率使用X基或Z基测量从发射端发出的信息。之后发射端和接收端公布自己编码和测量选择的基，只有当他们选择相同的基进行编码和测量的时候，发射端和接收端得到了一个密钥。同时，考虑存在窃听者的情形，假设窃听者的能力是无穷的，仅仅是遵守量子力学的基本假设。当窃听者得到发射端发出的一个光子，窃听者不知道这个光子是在什么基下编码的，因此窃听者只能对发射端编码的基进行猜测，只有50％的正确率。其中，如果窃听者猜对了，而且接收端也正好选了和发射端相同的基进行测量，窃听者就得到了这一位的密钥。但是如果他猜错了，他进行测量就会改变光的偏振。如果这时接收端选了和发射端相同的基进行测量，就可能出现接收端与发射端使用相同的基进行测量但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统，其特征在于，包括：光源，所述光源使用相干光源；第一相位调节器，所述第一相位调节器用于调节用于编码的n个离散随机的相干态的相位信息α，其中，n为正整数；量子密钥分发QKD编码器，用于进行QKD编码。

【技术特征摘要】
1.一种基于离散随机相位的诱骗态量子密钥分发系统，其特征在于，包括：光源，所述光源使用相干光源，其中，所述光源通过以下公式进行表达，所述公式为：其中，|α>表示相干光源，复数α表示所述光源的特征值：|α2|表示光源的光强，α的辐角表示光源的相位信息；|m＞表示有m个光子的态；第一相位调节器，所述第一相位调节器用于调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：马雄峰，张振，罗开广，
申请(专利权)人：清华大学，多伦多大学，
类型：发明
国别省市：北京;11