一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法技术

本发明专利技术公开一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，包括：构建强度/相位调制器相位泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的相位泄露信息进行检测，得到相位泄露信息量；构建强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的强度泄露信息进行检测，得到强度泄露信息量；基于相位泄露信息量及强度泄露信息量，利用Azuma不等式，估计出估计出和基于和得到安全码率。本发明专利技术可以对实际量子密钥分发系统光源端的实时检测，评估出其光电器件的信息泄漏量，从而实时改进其有限码长下的安全码率，保证最终密钥的安全性。钥的安全性。钥的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法


[0001]本专利技术涉及量子通信
，尤其涉及一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法。

技术介绍

[0002]量子通信，尤其是量子密钥分发(quantum key distribution，简称QKD)是目前公认的理论上可被证明安全的通信方式，具有广阔的应用前景。然而，实际系统的安全标准既是重点也是难点，这是由于实际量子密钥分发系统使用器件存在非完美性，其中安全漏洞最多的是设备的接收端，为了解决上述实际系统中可能存在的问题，先后提出设备无关量子密钥分配(DI
‑
QKD)协议，测量设备无关量子密钥分配(MDI
‑
QKD)协议，以期尝试解决理想模型与实际器件的差异。
[0003]目前技术中，完全设备无关量子密钥分配(DI
‑
QKD)协议在理论上虽然能关闭所有设备带来的安全隐患，但其在实验实现上对探测器效率要求过高，导致无法真正得到实际应用，(MDI
‑
QKD)协议可以关闭所有由探测器漏洞所引起的侧信道，在MDI
‑
QKD中也难以避免光源所带来的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有量子密钥分发光源端存在的泄露信息安全隐患的问题，提出一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，包括：
[0007]步骤1：构建强度/相位调制器相位泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的相位泄露信息进行检测，得到相位泄露信息量；
[0008]步骤2：构建强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的强度泄露信息进行检测，得到强度泄露信息量；
[0009]步骤3：基于相位泄露信息量及强度泄露信息量，利用Azuma不等式，估计出和其中表示当通信双方都选择基矢Z和强度γ
s
时的空态产率的下界，表示当通信双方都选择基矢Z和强度γ
s
时的单光子态产率的下界，表示相位错误率的上界；
[0010]步骤4：基于和得到安全码率。
[0011]进一步地，所述强度/相位调制器相位泄露信息安全检测装置包括：连续激光器，光纤分束器，光纤延迟器，光纤环形器，光纤合束器，平衡零拍探测器，强度或相位调制模块；所述连续激光器，光纤分束器，光纤延迟器，光纤合束器，平衡零拍探测器依次相连；所述连续激光器，光纤分束器，光纤环形器，强度或相位调制模块依次相连；所述光纤合束器还与光纤环形器相连。
[0012]进一步地，所述强度或相位调制模块为强度调制器或相位调制器。
[0013]进一步地，所述强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置包括：半导体脉冲激光器，光纤环形器，单光子探测器，强度或相位调制模块；所述半导体脉冲激光器，光纤环形器，单光子探测器依次相连；所述光纤环形器还与强度或相位调制模块相连。
[0014]进一步地，所述强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置还包括：衰减器；所述衰减器位于半导体脉冲激光器和光纤环形器之间。
[0015]进一步地，所述强度或相位调制模块为强度调制器或相位调制器。
[0016]进一步地，所述步骤1中，连续激光器发出的连续激光经光纤分束器一分为二，一部分作为本底光，一部分经光纤环形器入射到强度/相位调制器，强度/相位调制器反射的光与本底光进行拍频，由平衡零拍探测器进行探测，获得相位泄露信息量。
[0017]进一步地，所述步骤2中，半导体脉冲激光器发送的脉冲光经环形器入射到强度/相位调制器，强度/相位调制器反射的光由单光子探测器进行探测并对计数进行统计，测算出反射信号的强度，以获得强度泄露信息量。
[0018]进一步地，按照如下方式计算安全码率：
[0019][0020]其中表示码长；H()是二元香农熵函数；leak
EC
是协议纠错过程中泄露的信息量；ε
sec
和ε
cor
分别是协议隐私性和正确性的安全参数；参数ε≤1
‑
ε
Z,0
ε
Z,1
ε
ph,1
，其中ε
Z,0
、ε
Z,1
和ε
ph,1
分别是估计参数和时的成功概率，ε表示分别是估计参数和时至少有一个估计错误的失败概率。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0022]目前现有技术中，尚未发现针对实际量子密钥分发系统光源端的信息泄漏量的检测方法，本专利技术可以对实际量子密钥分发系统光源端的实时检测，评估出其光电器件的信息泄漏量，从而实时改进其有限码长下的安全码率，保证最终密钥的安全性。
附图说明
[0023]图1为MDI
‑
QKD协议实现示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法基本流程图；
[0025]图3为本专利技术实施例强度(相位)调制器相位泄露信息安全检测装置图；
[0026]图4为本专利技术实施例强度(相位)调制器强度泄露信息安全检测装置图；
[0027]图5为本专利技术实施例安全检测方法模型图；
[0028]图6为本专利技术实施例数值模拟结果示例。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术做进一步的解释说明：
[0030]在本实施例中，我们以MDI
‑
QKD协议为例，提出一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，该方法具有普适性并不局限于这一协议框架下。如图1所示MDI协议中Alice和Bob各自独立制备量子态交由第三方(Relay)进行Bell态测量，根据第三方的测量结果，
Alice和Bob可以判断其手中数据的关联性，经数据处理后生成安全密钥。MDI
‑
QKD协议量子态的制备需要强度调制器(IM)、相位调制器(PM)等电光调制器件，而这些器件在其端面都存在一定的反射损耗，如果该损耗被窃听者利用就可能造成最终生成的密钥不安全，其泄露的信息包括相位信息和强度信息，因此我们针对这些光电调制器件提出一套检测方法。
[0031]如图2所示，一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，包括：
[0032]步骤S101：构建强度/相位调制器相位泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的相位泄露信息进行检测，得到相位泄露信息量；
[0033]步骤S102：构建强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的强度泄露信息进行检测，得到强度泄露信息量；
[0034]步骤S103：基于相位泄露信息量及强度泄露信息量，利用Azuma不等式，估计出和其中表示当通信双方(Alice和Bob)都选择基矢Z和强度γ
s
时的空态产率的下界，表示当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，其特征在于，包括：步骤1：构建强度/相位调制器相位泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的相位泄露信息进行检测，得到相位泄露信息量；步骤2：构建强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置以对量子密钥分发光源端的强度泄露信息进行检测，得到强度泄露信息量；步骤3：基于相位泄露信息量及强度泄露信息量，利用Azuma不等式，估计出和其中表示当通信双方都选择基矢Z和强度γ
s
时的空态产率的下界，表示当通信双方都选择基矢Z和强度γ
s
时的单光子态产率的下界，表示相位错误率的上界；步骤4：基于和得到安全码率。2.根据权利要求1所述的一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，其特征在于，所述强度/相位调制器相位泄露信息安全检测装置包括：连续激光器，光纤分束器，光纤延迟器，光纤环形器，光纤合束器，平衡零拍探测器，强度或相位调制模块；所述连续激光器，光纤分束器，光纤延迟器，光纤合束器，平衡零拍探测器依次相连；所述连续激光器，光纤分束器，光纤环形器，强度或相位调制模块依次相连；所述光纤合束器还与光纤环形器相连。3.根据权利要求3所述的一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，其特征在于，所述强度或相位调制模块为强度调制器或相位调制器。4.根据权利要求1所述的一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，其特征在于，所述强度/相位调制器强度泄露信息安全检测装置包括：半导体脉冲激光器，光纤环形器，单光子探测器，强度或相位调制模块；所述半导体脉冲激光器，光纤环形器，单光子探测器依次相连；所述光纤环形器还与强度或相位调制模块相连。5.根据权利要求4所述的一种量子密钥分发光源端泄露信息检测的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥栋，王卫龙，费洋扬，李元昊，王洪，段乾恒，王娜，朱嘉玮，闫宝，马智，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：