量子秘密共享系统及其共享方法、纠错方法技术方案

本发明专利技术涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种量子秘密共享系统的纠错方法，该方法为：S1：计算系统误码率；S2：根据系统误码率确定校验矩阵；S3：根据校验矩阵得到初始密钥的校验码；S4：利用初始密钥的校验码将初始密钥向接收端共享密钥的逻辑运算结果进行纠错；S5：判断纠错是否成功；S6：若纠错成功，则停止运算；若纠错不成功，则进行码率调整得到新的初始密钥和共享密钥，并以码率调整后的初始密钥和共享密钥返回执行步骤S3～S6，直至纠错成功或达到预设的最大的纠错次数，本发明专利技术还涉及一种量子秘密共享系统及其共享方法。本发明专利技术采用多方信息交互，利用发送端给至少两个接收端分别发送原始密钥，减小了秘密共享过程中的损耗、误码等问题。

【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
，尤其涉及一种量子秘密共享系统及其共享方法、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方，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10482175A的中国专利申请公开了量子秘密共享方法，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，发送方Alice随机制备光子序列发给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。
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，提出一种量子秘密共享系统及其共享方法、纠错方法，其能够改善在复杂的光子序列传输、处理过程存在光损耗的问题。一方面，本专利技术提供了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，包括以下步骤：S1：计算系统误码率；S2：根据系统误码率确定校验矩阵；S3：根据校验矩阵得到初始密钥的校验码；S4：利用初始密钥的校验码将初始密钥向接收端共享密钥的逻辑运算结果进行纠错；S5：判断纠错是否成功；S6：若纠错成功，则停止运算；若纠错不成功，则进行码率调整得到新的初始密钥和共享密钥，并以码率调整后的初始密钥和共享密钥返回执行步骤S3～S6，直至纠错成功或达到预设的最大的纠错次数；首次进行码率调整时需要设定可变码率以及纠错目标，并根据可变码率、纠错目标、原始密钥的长度以及校验矩阵计算puncturing的位数p、shortening的位数s以及相应的位置信息；且相邻两次码率调整过程中puncturing和shortening操作的位置进行如下调整：将上一次puncturing的位置信息中选取部分作为shortening的位置信息作为新的puncturing和shortening的位置信息以用于进行下一次码率调整。本专利技术的纠错方法针对多方秘密共享后发送端的原始密钥和接收端的共享密钥进行，以使纠错后发送端的原始密钥等于各个接收端的共享密钥的逻辑运算结果。本专利技术中以码率调整后的初始密钥和共享密钥返回执行步骤S3～S6，具体是指以码率调整后的初始密钥和共享密钥作为步骤S3～S6的处理对象。进一步的，步骤S1中计算系统误码率时，首先分别计算各个接收端相对于发送端的误码率，然后选择其中最大的误码率得到系统误码率。进一步的，各个接收端将预定好的部分共享密钥分别发送给发送端，发送端将各个部分共享密钥与各个原始密钥中相应位置上的值分别进行比对，以结果不同的位置总数和占参与对比的总位置数的比值作为误码率。进一步的，所述步骤S4中的纠错方法采用LLR-BP纠错方法。进一步的，所述步骤S5中判断纠错是否成功的方法为：通过判断纠错后的初始密钥的校验码，与共享密钥的校验码进行异或运算后的结果是否相同，若相同，则纠错成功，若不相同，则纠错不成功。另一方面，本专利技术还提供了一种量子秘密共享系统的共享方法，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，所述共享方法包括如下步骤：触发发送端使其分别生成各个接收端的原始密钥，并根据发送端生成的各个原始密钥进行逻辑运算以得到接收端的初始密钥；将发送端生成的原始密钥分别发送给相应的接收端；在接收端接收来自发送端的原始密钥，并以接收结果作为相应的共享密钥；对发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥进行纠错使发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥符合所述逻辑运算关系。进一步的，所述的逻辑运算为异或运算。进一步的，所述共享方法还包括对所述共享密钥和初始密钥进行纠错使发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥符合所述逻辑运算关系。另一方面,本专利技术还提供了一种量子秘密共享系统，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，包括触发单元，用于触发发送端使其分别生成各个接收端的原始密钥；发送单元，用于将发送端生成的原始密钥分别发送给相对应的接收端；接收单元，用于在接收端收来自发送端的原始密钥，并以接收结果作为相应的共享密钥；逻辑运算单元，用于根据发送端生成的各个原始密钥进行逻辑运算得到接收端的初始密钥，并计算各个共享密钥的校验码，对各个校验码进行逻辑运算得到初始密钥的校验码。进一步的，该系统还包括纠错单元，用于对发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥进行纠错使发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥符合所述逻辑运算关系。另一方面，本专利技术还提供了一种基于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，包括以下步骤：S1：分别计算发送端和接收端之间的误码率；S2：根据误码率分别确定校验矩阵；S3：根据校验矩阵分别得到共享密钥的校验码；S4：分别利用共享密钥的校验码将各个共享密钥向发送端相对应的原始密钥进行纠错；S5：判断纠错是否全部成功；S6：若纠错成功，则停止运算；若最少一个纠错不成功，则进行码率调整得到新的原始密钥和共享密钥，并以码率调整后的原始密钥和共享密钥返回执行步骤S3～S6，直至纠错成功或达到预设的最大的纠错次数；首次进行码率调整时需要设定可变码率以及纠错目标，并根据可变码率、纠错目标、原始密钥的长度以及校验矩阵计算puncturing的位数p、shortening的位数s以及相应的位置信息；且相邻两次码率调整过程中puncturing和shortening操作的位置进行如下调整：将上一次puncturing的位置信息中选取部分作为shortening的位置信息作为新的puncturing和shortening的位置信息以用于进行下一次码率调整。进一步的，所述步骤S5中判断纠错是否成功的方法为：通过分别判断纠错后的共享密钥的校验码与相应的原始密钥的校验码是否相同，若均相同，则纠错成功，若其中至少有一个不相同，则纠错不成功。另一方面，本专利技术还提供了一种基于量子秘密共享系统的共享方法，应用于包括发送端和至少两个接收端本文档来自技高网...

【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，包括以下步骤：S1：计算系统误码率；S2：根据系统误码率确定校验矩阵；S3：根据校验矩阵得到初始密钥的校验码；S4：利用初始密钥的校验码将初始密钥向接收端共享密钥的逻辑运算结果进行纠错；S5：判断纠错是否成功；S6：若纠错成功，则停止运算；若纠错不成功，则进行码率调整得到新的初始密钥和共享密钥，并以码率调整后的初始密钥和共享密钥返回执行步骤S3～S6，直至纠错成功或达到预设的最大的纠错次数；首次进行码率调整时需要设定可变码率以及纠错目标，并根据可变码率、纠错目标、原始密钥的长度以及校验矩阵计算puncturing的位数p、shortening的位数s以及相应的位置信息；且相邻两次码率调整过程中puncturing和shortening操作的位置进行如下调整：将上一次puncturing的位置信息中选取部分作为shortening的位置信息作为新的puncturing和shortening的位置信息以用于进行下一次码率调整。

【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，包括以下步骤：S1：计算系统误码率；S2：根据系统误码率确定校验矩阵；S3：根据校验矩阵得到初始密钥的校验码；S4：利用初始密钥的校验码将初始密钥向接收端共享密钥的逻辑运算结果进行纠错；S5：判断纠错是否成功；S6：若纠错成功，则停止运算；若纠错不成功，则进行码率调整得到新的初始密钥和共享密钥，并以码率调整后的初始密钥和共享密钥返回执行步骤S3～S6，直至纠错成功或达到预设的最大的纠错次数；首次进行码率调整时需要设定可变码率以及纠错目标，并根据可变码率、纠错目标、原始密钥的长度以及校验矩阵计算puncturing的位数p、shortening的位数s以及相应的位置信息；且相邻两次码率调整过程中puncturing和shortening操作的位置进行如下调整：将上一次puncturing的位置信息中选取部分作为shortening的位置信息作为新的puncturing和shortening的位置信息以用于进行下一次码率调整。2.根据权利要求1所述的纠错方法，其特征在于，步骤S1中计算系统误码率时，首先分别计算各个接收端相对于发送端的误码率，然后选择最大的误码率得到系统误码率。3.根据权利要求2所述的纠错方法，其特征在于，误码率的计算方法为：各个接收端将预定好的部分共享密钥分别发送给发送端，发送端将各个部分共享密钥与各个原始密钥中相应位置上的值分别进行比对，以结果不同的位置总数占参与对比的总位置数的比值作为误码率。4.根据权利要求1所述的纠错方法，其特征在于，所述步骤S4中的纠错方法采用LLR-BP纠错方法。5.根据权利要求1述的纠错方法，其特征在于，所述步骤S5中判断纠错是否成功的方法为：通过判断纠错后的初始密钥的校验码，与共享密钥的校验码进行异或运算后的结果是否相同，若相同，则纠错成功，若不相同，则纠错不成功。6.一种量子秘密共享系统的共享方法，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，所述共享方法包括如下步骤：触发发送端使其分别生成各个接收端的原始密钥，并根据发送端生成的各个原始密钥进行逻辑运算以得到接收端的初始密钥；将发送端生成的原始密钥分别发送给相应的接收端；在接收端接收来自发送端的原始密钥，并以接收结果作为相应的共享密钥；对发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥进行纠错使发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥符合所述逻辑运算关系。7.根据权利要求6所述的共享方法，其特征在于，所述的逻辑运算为异或运算。8.根据权利要求6或7所述的共享方法，其特征在于，所述共享方法还包括对所述共享密钥和初始密钥进行纠错使发送端的初始密钥和各个接收端的共享密钥符合所述逻辑运算关系，纠错方法如权利要求1～5中任意一项所述。9.一种量子秘密共享系统，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：包括触发单元，用于触发发送端使其分别生成各个接收端的原始密钥；发送单元，用于将发送端生成的原始密钥分别发送给相对应的接收端；接收单元，用于在接收端收来自发送端的原始密钥，并以接收结果作为相应的共享密钥；逻辑...

【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