一种基于单个单光子探测器的TF类QKD系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于单个单光子探测器的TF类QKD系统及其实现方法，其在测量端Charlie中仅设置单个单光子探测器对发送端的光脉冲进行干涉测量，并提出了以该唯一单光子探测器的响应作为有效事件，实现包括SNS

【技术实现步骤摘要】
一种基于单个单光子探测器的TF类QKD系统及其实现方法


[0001]本专利技术涉及量子光学和量子信息
，具体涉及一种基于单个单光子探测器的TF类QKD系统及其实现方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，在军事、政务、金融等领域人们对信息安全问题越来越重视，然而由于量子计算机的发展，经典加密技术的安全性正面临巨大的威胁。量子密钥分发(QKD)具有经典密码学无法比拟的优势，其能够提供理论上的无条件安全的密钥传输。
[0003]在过去的几十年里，QKD领域取得了重大进展，超过400公里的光纤及超过1000公里星地链路的QKD实验充分表明长距离点对点QKD的可行性。但是，无中继QKD的密钥传输能力却存在一些基本的限制，即由英国约克大学的Stefano Pirandola、RiccardoLaurenza、Carlo Ottaviani和英国伦敦大学学院的LeonardoBanchi于2017年提出的PLOB界。PLOB界是指在通道透过率较小时，成码率R和通道透过率η的关系是线性的，因此该上界被称为无中继QKD的线性成码率上界。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单个单光子探测器的TF类QKD实现方法，其包括态制备步骤、量子态测量步骤、筛选步骤、参数估计及后处理步骤；所述态制备步骤用于由发送端Alice和Bob根据TF类QKD协议制备光脉冲；所述量子态测量步骤用于由测量端Charlie对所述光脉冲进行干涉测量，其中，所述测量端Charlie中仅设置有单个单光子探测器用于所述干涉测量，并以所述单个单光子探测器的响应作为有效事件；所述筛选步骤用于由所述发送端公布和筛选与有效事件对应的态制备数据，并获得原始密钥；所述参数估计及后处理步骤用于利用经筛选的态制备数据进行参数估计，以及利用参数估计结果和原始密钥得到最终的密钥。2.如权利要求1所述的TF类QKD实现方法，其中，在所述筛选步骤中，由所述测量端Charlie宣布所述有效事件，所述发送端根据所述TF类QKD协议通过公共信道公布与有效事件对应的态制备数据并进行筛选，以及利用信号态光脉冲对应的比特得到原始密钥。3.如权利要求2所述的TF类QKD实现方法，其中，所述态制备数据包括强度、基矢和相位信息中的一个或多个。4.如权利要求1所述的TF类QKD实现方法，其中，所述TF类QKD协议为SNS
‑
TF
‑
QKD协议，且在所述态制备步骤中，所述发送端以概率p
x
和1
‑
p
x
选择在X
‑
窗口和Z
‑
窗口下制备所述光脉冲；并且，在所述X
‑
窗口下，所述发送端以概率p
i
(i＝0，1，2)随机制备相位随机化的相干态光脉冲其中，光脉冲为真空态脉冲，光脉冲和分别具有强度μ1和μ2，μ1＜μ2；在所述Z
‑
窗口下，所述发送端以概率∈和1
‑
∈随机制备相干态光脉冲和真空态脉冲用于表示不同比特。5.如权利要求4所述的TF类QKD实现方法，其中，在所述筛选步骤中，所述发送端公布与有效事件对应的窗口，并在同时选择X
‑
窗口时还公布强度信息和相位信息，在同时选择Z
‑
窗口时利用所述有效事件对应的比特信息组成所述原始密钥。6.如权利要求5所述的TF类QKD实现方法，其中，在所述参数估计及后处理步骤中：定义集合和所述集合用于符合|θ
A
‑
θ
B
|≤Δ/2的相干态光脉冲集合用于符合|θ
A
‑
θ
B
‑
π|≤Δ/2的相干态光脉冲并将所述集合和中的光脉冲数量分别记为和其对应的有效事件数量分别记为和其中，θ
A
和θ
B
分别为所述发送端Alice和Bob的光脉冲的相位值，Δ为根据经验设定的小值；所述Z
‑
窗口下的单光子态光脉冲的计数率下界为：其中，其中，计数率S
jk
＝n
jk
/N
jk
，N
jk
为所述发送端Alice选择相干态且发送端Bob选择相干态时的计数，n
jk
为有效事件数量，j，k＝0，1，2，z；
所述单光子态光脉冲的误码率的上界为：其中，且最终成码率且最终成码率其中，为ρ
z
中发射单光子态光脉冲的概率，S
Z
和E
Z
分别为Z
‑
窗口下的计数率和误码率，f为纠错效率系数。7.如权利要求6所述的TF类QKD实现方法，其中，在所述参数...

【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：