一种多方量子秘密共享系统的纠错方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多方量子秘密共享系统的纠错方法，包括以下步骤：S1：计算系统误码率；S2：根据系统误码率寻找最优段长序列；S3：循环迭代执行如下步骤：S3.1:数据重排；S3.2：根据最优段长对发送方原始密钥和共享密钥进行分段；分别计算发送端与接收端的分段密钥的奇偶校验和，比对发送端与各接收端运算结果，得出运算结果不同的分段密钥；S3.3：通过Winnow纠错算法找出错误比特位置；S3.4：根据错误比特位置对发送方原始密钥中相应位置的0或1值取反，直至达到最大迭代次数停止循环；S4：校验纠错结果；若纠错成功，则结束运算；若纠错不成功，则抛弃相应密钥。本发明专利技术提出一种可靠性高，纠错效率高，可适用于多方量子秘密共享系统的纠错方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及量子通信
，具体涉及量子密钥分发
，尤其涉及一种多方量子秘密共享系统的纠错方法。
技术介绍
在某些场合，为了让多人承担保护秘密消息的风险，或者加强对某个秘密信息的保密强度，需要多个参与者共同参与保护秘密信息。例如，导弹的控制与发射、重要场所的通行、遗嘱的生效等都必须由两个或多人同时参与才能生效，也就是需要将秘密分给多人共同管理。这种情况可通过将秘密信息拆分成若干个部分并由若干个参与者共同管理的方式实现，这种保护信息的方式称为秘密共享。经典的秘密共享方案是在多方(至少三方)实现的，其中一方作为主导方，需要把加密密钥分发给其他接收端，由于可能存在不信任的一方，所以接收者需要联合起来进行运算才能获取加密密钥。近年来随着量子通信技术的发展，基于量子密钥的秘密共享逐渐引起了信息安全领域的关注。公开号为104821875A的中国专利申请公开了一种量子秘密共享方法，具体如下：构造了两个幺正算符，给出两组完备的本征量子态；进行环形量子秘密共享通信，基于本征量子态空间，发送端Alice随机制备光子序列发给接收端Bob；Bob从光子序列中随机选取校验光子进行或者测量，根据密钥字串对剩余光子进行编码，编码后光子发给接收端Charlie；Charlie对接收的光子序列进行校验光子测量，根据密钥字串对剩余光子进行编码，编码后光子发给Alice；Alice判断通信信道是否安全，读取Bob和Charlie联合所进行的编码操作。一方面，该秘密共享方法过程中进行的是环形量子秘密共享通信，Alice制备的光子序列依次经过Bob和Charlie处理后再返回给Alice，在复杂的光子序列传输、处理过程存在光损耗、误码等问题，也会影响到该共享方法的可靠性。另一方面，该秘密共享过程中仅仅涉及到密钥共享分发问题，并没有涉及到分发后的纠错，也未给出相应的纠错方法，可靠性不高。进一步，现有的纠错方法仅适用于两方纠错，不能直接应用于多方纠错。Winnow纠错算法是QKD系统三大纠错算法之一，但是目前只局限于两方纠错。博士论文《量子密钥分发实时处理技术研究》介绍了Winnow纠错算法，具体如下：1、Alice和Bob将密钥串分成长度N_h＝2m-1的密钥段，其中m是Hamming伴随式的长度，它决定了Hamming码的长度N_h。2、Alice计算每个密钥段的奇偶校验值，把它们发送给Bob，Bob计算相应密钥段的奇偶校验值，和Alice的作比较，取出奇偶校验结果不同的段。3、Alice和Bob把它们分别记为集合A和B，Alice计算A中每个密钥段的Hamming伴随式S_(a,i)(i∈A)，把它发送给Bob，Bob计算S_(b,i)(i∈B)，在获得到S_(a,i)后计算S_(d,i)＝S_(a,i)⊕S_(b,i)。4、根据Hamming码的特性，S_(d,i)表示Alice和Bob第i个子段中错误比特的位置，Bob翻转S_(d,i)位置的密钥比特，即0→1，1→0。5、Alice与Bob按照相同方式打乱密钥串。6、重复上述纠错过程n次后结束。博士论文《远距离量子密钥分发系统的相关研究》提及的传统的winnow纠错算法，在后续的迭代过程中，当前段长选为上一次迭代段长的2倍。该方法的段长选择过于简单，段长并非最优值，效率不高。针对上述问题，公告号为106027230A的中国专利技术专利申请文件《一种量子密钥分发后处理中对误码进行汉明纠错的方法》，通过改变密钥块块长，提高了汉明纠错协议的纠错效率。然而此方法仅适用于两方纠错，不能直接应用于多方纠错。且该纠错方法没有选取最优段长，需持续循环直到双方密钥一致，较为冗长繁琐。综合上述，由于现有技术的秘密共享方法过程中进行的是环形量子秘密共享通信，Alice制备的光子序列依次经过Bob和Charlie处理后再返回给Alice，在复杂的光子序列传输、处理过程存在光损耗、误码等问题，也会影响到该共享方法的可靠性。由于信息按照环形结构进行传输，需要时间较长。该秘密共享过程中仅仅涉及到密钥共享分发问题，并没有涉及到分发后的纠错，也未给出相应的纠错方法，可靠性不高。或者仅仅适用于两方纠错，不能直接应用于多方纠错。在现有的Winnow纠错方法中，纠错方法没有选取最优段长，需持续循环直到双方密钥一致，较为冗长繁琐，且仅适用于两方纠错，不能直接应用于多方纠错。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为避免上述现有技术所存在的不足，提出一种可靠性高，纠错效率高，可适用于多方量子秘密共享系统的纠错方法，以解决在复杂的光子序列传输、处理过程存在光损耗、误码以及不能实现纠错的问题。本专利技术提供了应用于包括发送端和至少两个接收端的多方量子秘密共享平台，包括如下步骤：S1：计算系统的误码率PeX；S2：计算段长序列集合；所述发送端根据系统误码率PeX在段长序列集合中寻找最优段长序列seg，记为seg＝{seg(1)，…，seg(i)，…，seg(n)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子秘密共享系统的纠错方法，应用于包括发送端和至少两个接收端的多方量子秘密共享平台，其特征在于，包括如下步骤：S1：计算系统的误码率PeX；S2：计算段长序列集合；所述发送端根据系统误码率PeX在段长序列集合中选取最优段长序列seg，记为seg＝{seg(1)，…，seg(i)，…，seg(n)}，i∈[1，n]，n为最大迭代的次数，seg(i)为第i次迭代的段长；S3：循环迭代执行如下步骤：S3.1:令i的初始值为1，将所述的发送端的发送方原始密钥和各接收端的共享密钥按相同方式打乱密钥串以进行数据重排；S3.2：根据段长seg(i)对发送方原始密钥和共享密钥进行分段，得到若干分段密钥；分别计算发送端与接收端的分段密钥的奇偶校验和，对各接收端奇偶校验和进行逻辑运算，将发送端的奇偶校验和与各接收端奇偶校验和的逻辑运算结果进行运算，得出不同的分段密钥；S3.3：根据seg(i)计算汉明伴随式的长度r，得到汉明矩阵H，通过Winnow纠错算法在所述的步骤S3.2得出的运算结果不同的分段密钥中，找出错误比特位置；S3.4：根据错误比特位置对发送方原始密钥中相应位置的0或1值取反，更新i为i+1，返回步骤S3.1；直至i＝n+1,停止循环；S4：校验纠错结果；若各接收端都纠错成功，则结束运算；若纠错不成功，则抛弃相应密钥。...

【技术特征摘要】
1.一种量子秘密共享系统的纠错方法，应用于包括发送端和至少两个接收端的多方量子秘密共享平台，其特征在于，包括如下步骤：S1：计算系统的误码率PeX；S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：富尧，任鹏飞，卢阳，
申请(专利权)人：浙江神州量子网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33