一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于相位后选择的诱骗态MDI

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法和系统


[0001]本专利技术量子保密通信属于
，具体涉及一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法和系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]测量设备无关量子密钥分发(MDI
‑
QKD)系统可以防御任何探测端的侧信道攻击，且容易结合使用诱骗态方法，具有广阔的应用前景。
[0004]提高诱骗态MDI
‑
QKD系统的密钥率，对于增强其实用价值有重要意义。X基矢下有限码长效应导致单光子相位翻转误码率估计的上限值过大，是制约MDI
‑
QKD系统密钥率的重要原因。为此，紧致估计单光子相位误码率的方法相继出现。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法和系统，通过相位后选择的方式，使得X基矢下观测误码率更接近于单光子态所产生的误码率，该观测误码率足够的真实，因此可以更加紧致的估计相位翻转误码率，从而得到更高的密钥率，且不影响协议的安全性。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，包括以下步骤：
[0008]光源端调制多个强参考脉冲，在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲；
[0009]探测端测量参考脉冲对的相位差异，然后补偿信号脉冲对的公共相位差异，对信号脉冲对执行贝尔态测量并公布测量结果；
[0010]光源端保留有效响应的测量结果下的数据，丢弃其它数据；进行基矢比对，保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据，得到一串比特，用于生成原始密钥，其它数据用于诱骗态估计；公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度，并公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位，在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对，形成一个子集；利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率；基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理，得到最终密钥。
[0011]一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，从光源端而言，包括以下步骤：
[0012]调制多个强参考脉冲，在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲；
[0013]保留有效响应的测量结果下的数据，丢弃其它数据；
[0014]进行基矢比对，保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据，得到一串比特，用于生成原始密钥，其它数据用于诱骗态估计；
[0015]公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度；
[0016]根据公布的信号脉冲强度情况，公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位；
[0017]在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对，形成一个子集；
[0018]利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率，基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理，得到最终密钥。
[0019]作为可选择的实施方式，所述光源端有两个。
[0020]作为可选择的实施方式，所述信号脉冲由强参考脉冲分束得到。
[0021]作为可选择的实施方式，所述信号脉冲的私有相位在(0，2π]范围内是随机化的。
[0022]作为可选择的实施方式，所述信号脉冲被随机地调制成4种不同的量子态：真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态。
[0023]作为可选择的实施方式，所述信号脉冲的强度为3强度诱骗态或4强度诱骗态。
[0024]作为可选择的实施方式，满足设定条件的信号脉冲对为两个光源端的私有相位θ
aj
和θ
bj
满足1
‑
|cos(θ
aj
‑
θ
bj
)|≤δ关系的信号脉冲对，δ为设定值。
[0025]作为可选择的实施方式，对比特串进行后处理的过程包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等。
[0026]一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD系统，包括：
[0027]光源端，有两个，用于调制多个强参考脉冲，在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲；用于保留有效响应的测量结果下的数据，丢弃其它数据；用于基矢比对，保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据，得到一串比特，用于生成原始密钥，其它数据用于诱骗态估计；用于公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度；公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位；在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对，形成一个子集；利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率，基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理，得到最终密钥；
[0028]探测端，用于测量参考脉冲对的相位差异，然后补偿信号脉冲对的公共相位差异，对信号脉冲对执行贝尔态测量，并公布测量结果。
[0029]作为可选择的实施方式，各光源端的光脉冲具有相同的频率，使到达探测端处的两个光子产生干涉。
[0030]作为可选择的实施方式，所述光源端结构一致，均为弱相干态光源。
[0031]作为进一步的限定，所述光源端包括依次连接的激光器、第一强度调制器、相位调制器、第二强度调制器、编码模块和可调衰减器。
[0032]作为可选择的实施方式，所述光源端的信号脉冲以一定概率被机地调制成以下量子态：真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态。
[0033]作为可选择的实施方式，各光源端距离探测端的链路距离相同。
[0034]作为可选择的实施方式，所述探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器，设置于电控偏振控制器后端的偏振分束器，与两个偏振分束器连接的分束器，与分束器连接的两个单光子探测器；
[0035]作为可选择的实施方式，所述探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器，与两个电控偏振控制器连接的分束器，与分束器均连接的两个偏振分束器，每个偏振分
束器均连接有独立的两个单光子探测器。
[0036]作为可选择的实施方式，两个光源端选择两端私有相位θ
aj
和θ
bj
满足1
‑
|cos(θ
aj
‑
θ
bj
)|≤δ关系的信号脉冲对，δ为设定值。
[0037]作为可选择的实施方式，两个光源端被配置为对比特串进行单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等的后处理过程。
[0038]作为可选择的实施方式，所述诱骗态MDI
‑
QKD系统为3强度诱骗态或4强度诱骗态M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，其特征是：包括以下步骤：光源端调制多个强参考脉冲，在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲；探测端测量参考脉冲对的相位差异，然后补偿信号脉冲对的公共相位差异，对信号脉冲对执行贝尔态测量，并公布测量结果；光源端保留有效响应的测量结果下的数据，丢弃其它数据；进行基矢比对，保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据，得到一串比特，用于生成原始密钥，其它数据用于诱骗态估计；公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度，并公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位，在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对，形成一个子集；利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率；基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理，得到最终密钥。2.一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，从光源端而言，其特征是：包括以下步骤：调制多个强参考脉冲，在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲；保留有效响应的测量结果下的数据，丢弃其它数据；进行基矢比对，保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据，得到一串比特，用于生成原始密钥，其它数据用于诱骗态估计；公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度；根据公布的信号脉冲强度情况，公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位；在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对，形成一个子集；利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率，基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理，得到最终密钥。3.如权利要求1或2所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，其特征是：所述光源端有两个；或，所述信号脉冲可由强参考脉冲分束得到；或，所述信号脉冲的私有相位在(0，2π]范围内是随机化的；或，所述信号脉冲被随机地调制成4种不同的量子态：真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态；或，所述信号脉冲的强度为3强度诱骗态或4强度诱骗态。4.如权利要求1或2所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，其特征是：满足设定条件的信号脉冲对为两个光源端的私有相位θ
aj
和θ
bj
满足1
‑
|cos(θ
aj
‑
θ
bj
)|≤δ关系的信号脉冲对，δ为设定值。5.如权利要求1或2所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD方法，其特征是：对比特串进行后处理的过程包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等。6.一种基于相位后选择的诱骗态MDI
‑
QKD系统，其特征是：包括：光源端，有两个，用于调制多个强参考脉冲，在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲；用于保留有效响应的测量结果下的数据，丢弃其它数据；用于基矢比对，保留两...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向斌，姜聪，
申请(专利权)人：济南量子技术研究院，
类型：发明
国别省市：