一种利用物质波实现加密扩容低延迟通信的方法技术

本发明专利技术是一种利用物质波实现加密扩容通信的方法。具体做法是，将需要传输的信号转换成使用多束相干粒子束传输的信号，在信号接收端探测相干粒子束的物质波干涉，当存在窃听时，粒子束无法发生物质波干涉，从而在信号接收端被识别。另外，可以利用对粒子束的探测和干扰，影响信号接收端的物质波干涉，从而在粒子束本身包含的编码信息之外，利用物质波干涉的变化传递额外的信息，实现通信扩容。在对延迟要求高的场景下，基于物质波相速度可以超光速的特点，利用远距离粒子退相干实现信号高速低延迟传输，大大降低了远距离通信的延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种利用物质波实现加密扩容低延迟通信的方法
本专利技术涉及通信技术，尤其涉及一种利用物质波通信的方法。
技术介绍
随着通信技术的不断发展，有线和无线通信的质量和带宽都有很大的提高。但是，当前的通信技术主要使用电磁波的频率和幅度变化传递信息，或者使用激光的强度变化传递信息，容易被截取和窃听。同时，人类社会对通信速度的要求越来越大，追求更高的带宽和频率面临不断增大的技术困难和成本。另外，在实时通信和深空探索领域，对低延迟通信有很强的需求，由于信号传播受到光速限制，延迟无法降低，严重影响技术应用和效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种利用物质波实现加密扩容低延迟通信的方法，实现基于量子力学原理的信息加密、扩容和低延迟通信。为实现上述专利技术目的，本专利技术使用一种利用物质波实现加密通信的方法。其特征在于：1)使用两束或两束以上互相相干的，且编码了通信信息的粒子束，可以通过粒子束强度变化编码信息，也可以通过电磁波信号编码信息，没有编码信息视为编码了空信息，其中，粒子束指量子物理学中存在波粒二象性的微观粒子组成的集合，相干粒子束指量子物理学中两束粒子束包含的物质波可以发生干涉。2)在接收信号的位置设置信号接收器，这是一种能够识别粒子束的物质波变化，且能够识别特征1描述的相干粒子束编码的通信信息，并输出信号的装置。3)保证特征1描述的相干粒子束全部到达信号接收器，当这些粒子束保持相干状态时，可以在信号接收器处发生物质波干涉。4)当特征1描述的相干粒子束在信号接收器处的物质波发生变化时，信号接收器能够识别这种变化，并输出信号。另外，本专利技术基于上述加密方法，提供一种实现通信扩容的方法。其特征在于：1)在发射信号的位置设置物质波信号调制器，这是一种能够根据输入信号，决定是否探测或干扰粒子束的装置，其中，探测指识别粒子是否经过探测器所在位置，干扰指让粒子的物质波发生变化。2)使至少一束粒子束首先途径物质波信号调制器，然后到达信号接收器。3)信号输入物质波信号调制器，使得信号接收器处的粒子束随着输入信号的变化，在是否发生物质波干涉之间切换，从而被信号接收器识别，并还原出输入信号。另外，本专利技术基于前述加密方法，提供一种实现低延迟通信的方法。其特征在于：1)在发射信号的位置设置物质波信号调制器，这是一种能够根据输入信号，决定是否探测或干扰粒子束的装置，其中，探测指识别粒子是否经过探测器所在位置，干扰指让粒子的物质波发生变化。2)增加至少一束新的粒子束，这些新增加的粒子束与前述方法中所描述的粒子束相干，但区别在于其首先途径物质波信号调制器，且最后可以不到达信号接收器。3)信号输入物质波信号调制器，使得信号接收器处的粒子束随着输入信号的变化，在是否发生物质波干涉之间切换，从而被信号接收器识别，并还原出输入信号。下面具体说明本专利技术的实现原理，以及新颖性、创造性、实用性。本专利技术的核心原理（图1为一种范例）是使用多束互相相干的粒子束传输信号，并且使多束粒子束在信号接收器处汇集，形成物质波干涉和特殊的粒子空间概率分布，使用信号接收器识别这种分布的变化。其中，粒子束指量子物理学中存在波粒二象性的微观粒子组成的集合，相干粒子束指量子物理学中两束粒子束包含的物质波可以发生干涉。多束粒子束相干有多种实现方式，常见的两种实现方法是单个粒子同时存在于多束粒子束中（路径叠加态），或者互相处于纠缠态的粒子分别存在于多束粒子束中。对于第一种情况，一种实现方式是对单一粒子源使用分束器，得到多束粒子束，且粒子在每束粒子束之中都有出现的概率，由此实现同时存在。对于第二种情况，需要使用能产生纠缠粒子的粒子源发射粒子束，并使互相纠缠的粒子处于不同的粒子束中。无论使用何种实现相干的方式，这些相干粒子束都可以包含强度变化信号或者电磁波信号，因此粒子束本身就可以搭载常规通信技术所产生的信息。当多束相干粒子束汇集在信号接收器时，他们的物质波可以产生干涉，形成特殊的空间概率分布，例如多束粒子束同时打在信号接收器上形成条纹状的干涉图案。在信号传输过程中，信号接收器照常接收到粒子束强度变化信号或者电磁波信号，实现通信，但是粒子束汇集形成的干涉和特殊的空间概率分布不会随着这种编码的通信信号发生变化。当有人窃听其中一束或多束粒子束时，这种测量行为会导致粒子束之间退相干，从而影响信号接收器处的物质波干涉和粒子空间概率分布，因此可以及时被信号接收器发现，做出应对措施，实现保密通信。在基于上述方法实现的加密通信系统中，粒子束相干性变化导致物质波干涉变化，这种变化不仅可以用来发现窃听，也可以用来传播信号，因为窃听产生的干涉变化和传输信号的变化可以有明显的区别，例如窃听产生长时间连续干涉，而一般的二进制信号都是在两种状态之间频繁切换。因此，通过将需要扩容传输的通信信号，编码成粒子束相干性的变化，再由信号接收器识别这种相干性变化带来的物质波干涉，输出原信号，即可实现在原粒子束携带的信息基础上，增加独立的通信信道传递信息。将这种实现粒子束相干性变化的编码装置称为物质波信号调制器，它的编码的方式可以采用对粒子束的探测或干扰，其中，探测指识别粒子是否经过探测器所在位置，干扰指让粒子的物质波发生变化，这两种操作都会影响粒子束之间的相干性，从而影响在信号接收器处的物质波干涉状态，使得粒子空间概率分布随着通信信号发生变化，被接收器识别后转换成发射信号输出，实现扩容通信。在基于前述方法实现的加密通信系统中，从一束粒子束被探测干扰到所有粒子束退相干，所用的时间很短，这种变化是非定域性的，传播速度高于光速。因此，可以增加至少一束新的粒子束，这些新增加的粒子束与前述方法中所描述的粒子束相干，但区别在于其通向信号发射地设置的物质波信号调制器，且最后可以不用到达信号接收器。将需要传输的通信信号，编码成途经信号发射地的粒子束相干性变化，这种变化会使通向信号接收器的其它粒子束的相干性发生变化，且从信号发射地影响到其它粒子束相干性的速度可以高于光速，利用这种特性，使信号迅速跨越从信号发射地到通向信号接收器的粒子的这段距离。最后，当通向信号接收器的粒子束到达信号接收器时，他们的相干性变化可以被识别，并还原出发射的信号，实现低延迟通信。目前，在基于光子（光纤、无线电）、电子等粒子束的传统通信系统中，信号被编码成粒子束强度变化（激光闪烁等）或者电磁波信号（调频、调幅等），容易被截取和窃听。最新的量子通信技术解决了大部分安全性问题，但是它本质上使用的依然是传统的通信方式传递具体信息（将联合测量状态通过光纤传输再解码），并且它的保密原理是基于量子纠缠粒子对分发密钥，通过密钥算法和密钥无法截取实现保密通信。本专利技术与上述技术不同，其核心是通过物质波干涉变化影响粒子空间概率分布变化，利用这种变化实现加密和传递信息，目前没有相关的应用和方法，因此具备新颖性。在加密方面，本专利技术不同于传统通信系统的算法加密，也不同于量子通信使用的量子纠缠密钥分发加密，其特点是利用相干粒子束受到探测会退相干的基本原理，借助物质波干涉状态变化及时的发现通信路径上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用物质波实现加密通信的方法，其特征在于：/n1)使用两束或两束以上互相相干的，且编码了通信信息的粒子束，可以通过粒子束强度变化编码信息，也可以通过电磁波信号编码信息，没有编码信息视为编码了空信息，其中，粒子束指量子物理学中存在波粒二象性的微观粒子组成的集合，相干粒子束指量子物理学中两束粒子束包含的物质波可以发生干涉/n2)在接收信号的位置设置信号接收器，这是一种能够识别粒子束的物质波变化，且能够识别特征1描述的相干粒子束编码的通信信息，并输出信号的装置/n3)保证特征1描述的相干粒子束全部到达信号接收器，当这些粒子束保持相干状态时，可以在信号接收器处发生物质波干涉/n4)当特征1描述的相干粒子束在信号接收器处的物质波发生变化时，信号接收器能够识别这种变化，并输出信号。/n

【技术特征摘要】
20200811 CN 20201079926431.一种利用物质波实现加密通信的方法，其特征在于：
1)使用两束或两束以上互相相干的，且编码了通信信息的粒子束，可以通过粒子束强度变化编码信息，也可以通过电磁波信号编码信息，没有编码信息视为编码了空信息，其中，粒子束指量子物理学中存在波粒二象性的微观粒子组成的集合，相干粒子束指量子物理学中两束粒子束包含的物质波可以发生干涉
2)在接收信号的位置设置信号接收器，这是一种能够识别粒子束的物质波变化，且能够识别特征1描述的相干粒子束编码的通信信息，并输出信号的装置
3)保证特征1描述的相干粒子束全部到达信号接收器，当这些粒子束保持相干状态时，可以在信号接收器处发生物质波干涉
4)当特征1描述的相干粒子束在信号接收器处的物质波发生变化时，信号接收器能够识别这种变化，并输出信号。


2.根据权利要求1所述的方法，实现通信扩容，其特征在于：
1)在发射信号的位置设置物质波信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朕阳，
申请(专利权)人：张朕阳，
类型：发明
国别省市：北京;11