一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法技术

本发明专利技术属于量子保密通信技术领域，涉及一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，具体包括以下步骤：S1、信息发送方Alice将信息分成数据块并加入检测比特得到秘密信息；S2、信息发送方Alice制备双模压缩纠缠光S

【技术实现步骤摘要】
一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法


[0001]本专利技术属于量子保密通信
，涉及一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法。

技术介绍

[0002]在量子保密通信
中，量子安全直接通信(QSDC)是量子通信的一种重要形式，它基于量子力学的基本原理，可以通过量子信道直接传输秘密信息，实现无条件安全保密通信。现有理论研究表明，QSDC可以消除与密钥分发、密钥存储和管理以及密文传输等相关的安全漏洞，并通过量子信道直接传输信息后，通信的安全性和即时性得到了显著提高。Long等人利用
[0003]Einstein
‑
Podolsky
‑
Rosen(EPR)在2000年提出了第一个QSDC方案后，基于离散变量的QSDC发展迅速，近年，许多基于不同类型的量子态或采用各种技术的基于离散变量的QSDC方案被提出。
[0004]与满足离散变量中的单光子检测等条件的需要相比，连续变量(CV)量子通信系统可以与现有的光通信系统集成，更有利于其实验实现和实际推广，且连续变量QSDC的状态制备和测量实现更为简单。因此提出了一种基于高斯调制的连续变量量子安全直接通信(CV
‑
QSDC)方案来可以系统地解决性能分析的问题，但是在低信噪比、远距离传输的情况下，高斯调制协议下的协商效率很低。A.Leverrier和P.Grangier首次考虑了离散调制的使用，并提出四态离散调制相干态连续变量量子密钥分发(CVQKD)协议，发现离散调制(如四态调制)可以在低信噪比下实现更高的协商效率，且达到低信噪比下的长距离传输。
[0005]借鉴上述CVQKD系统中离散调制技术的应用，提出一种离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，以实现低信噪比下的长距离量子安全直接通信。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，主要解决了现有技术中所提到的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，采用了离散调制来实现远距离传输，具体包括以下步骤：
[0009]S1、信息发送方Alice将信息分成数据块并加入检测比特得到秘密信息；
[0010]S2、所述信息发送方Alice制备双模压缩纠缠光，所述双模压缩纠缠光包括S
A
光束和S
B
光束；
[0011]所述信息发送方Alice保留S
A
光束作为信号光，并将S
B
光束作为检测光发送给信息接收方Bob；
[0012]S3、所述信息接收方Bob接收到所述检测光后与所述信息发送方Alice进行身份验证，并判断信道是否安全；
[0013]若所述身份验证正确且所述信道安全，则所述信息发送方Alice将所述秘密信息通过离散调制加载在所述信号光上，生成调制信号光S
′
A
，所述信息发送方Alice将所述调制信号光S
′
A
通过所述信道发送给所述信息接收方Bob；
[0014]若所述身份验证失败或所述信道不安全，则中止本次传输，返回S2重新进行本次传输；
[0015]S4、所述信息接收方Bob接收到所述调制信号光S
′
A
后，对所述调制信号光S
′
A
和所述S
B
光束进行联合测量，并获得测量结果X
m
和P
m
；
[0016]S5、所述信息发送方Alice通过经典认证信道将检测比特信息发送给所述信息接收方Bob，所述信息接收方Bob在所述测量结果中挑出与所述信息发送方Alice传输的对应的所述检测比特信息，并二者进行比对，然后分析整体的错误率，检测所述信道是否安全；
[0017]若所述信道不安全，则中止本次传输，返回S2重新进行本次传输；
[0018]若所述信道安全，则所述信息接收方Bob反映射得到秘密信息，并判断是否继续通信；
[0019]若继续通信，则返回S1，若不继续通信，则通信结束。
[0020]优选的，所述S2中，所述双模压缩纠缠光的制备方法具体包括：
[0021]所述信息发送方Alice根据随机比特串通过双模压缩算符S(r)，将激光器发出的相干光s1和s2制备成双模压缩纠缠光S
A
和S
B
，表示为：
[0022][0023][0024]式中，r为压缩系数，cosh(r)为双曲余弦函数，sinh(r)为双曲正弦函数，为双模压缩算符S(r)的共轭算符。
[0025]优选的，所述S3中，所述身份验证的方法具体包括：
[0026]所述信息接收方Bob在所述检测光上选择一组随机位置，并在所述随机位置上测量所述检测光的两个正交分量，得到第一测量结果，并公布所选位置；
[0027]所述信息发送方Alice选择所述检测光的测量位置，测量所述信号光的两个正交分量，得到第二测量结果，所述测量位置与所述信息接收方Bob所选的所述检测光的测量位置相同；
[0028]对所述第二测量结果和所述第一测量结果进行比对，并结合所述测量位置进行统计结果，判断所述身份验证是否成功；
[0029]如果统计结果的错误率低于设定阈值，则认为所述身份验证失败，否则认为所述身份验证成功。
[0030]优选的，所述S3中，判断所述信道安全的方法具体包括：
[0031]所述信息发送方Alice在所述信号光上选择一组随机位置，并在所述随机位置上测量所述信号光的的两个正交分量，得到第三测量结果，并公布所选位置；
[0032]所述信息接收方Bob选择所述信号光的测量位置，测量所述检测光的两个正交分量，得到第四测量结果，所述测量位置与所述信息发送方Alice所选的所述信号光的测量位置相同；
[0033]对所述第四测量结果和所述第三测量结果进行纠缠判断，判断条件为：
[0034]〈[
△
(X
A
+X
B
)]2〉+〈[
△
(P
A
‑
P
B
)]2〉<2
[0035]式中，X
A
和P
A
分别为所述信号光的两个正交分量，即正则位置X
A
和正则动量P
A
；X
B
和P
B
分别为所述检测光的两个正交分量，即正则位置X
B
和正则动量P
B
；
[0036]若测量结果满足纠缠判断条件，则认为所述信道是安全的；
[0037]若测量结果不满足纠缠判断条件，则认为所述信道是不安全的。
[0038]优选的，所述S4中，所述信息接收方Bob获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，其特征在于，采用了离散调制来实现远距离传输，具体包括以下步骤：S1、信息发送方Alice将信息分成数据块并加入检测比特得到秘密信息；S2、所述信息发送方Alice制备双模压缩纠缠光，所述双模压缩纠缠光包括S
A
光束和S
B
光束；所述信息发送方Alice保留S
A
光束作为信号光，并将S
B
光束作为检测光发送给信息接收方Bob；S3、所述信息接收方Bob接收到所述检测光后与所述信息发送方Alice进行身份验证，并判断信道是否安全；若所述身份验证正确且所述信道安全，则所述信息发送方Alice将所述秘密信息通过离散调制加载在所述信号光上，生成调制信号光S
′
A
，所述信息发送方Alice将所述调制信号光S
′
A
通过所述信道发送给所述信息接收方Bob；若所述身份验证失败或所述信道不安全，则中止本次传输，返回S2重新进行本次传输；S4、所述信息接收方Bob接收到所述调制信号光S
′
A
后，对所述调制信号光S
′
A
和所述S
B
光束进行联合测量，并获得测量结果X
m
和P
m
；S5、所述信息发送方Alice通过经典认证信道将检测比特信息发送给所述信息接收方Bob，所述信息接收方Bob在所述测量结果中挑出与所述信息发送方Alice传输的对应的所述检测比特信息，并二者进行比对，然后分析整体的错误率，检测所述信道是否安全；若所述信道不安全，则中止本次传输，返回S2重新进行本次传输；若所述信道安全，则所述信息接收方Bob反映射得到秘密信息，并判断是否继续通信；若继续通信，则返回S1，若不继续通信，则通信结束。2.根据权利要求1所述的一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，其特征在于，所述S2中，所述双模压缩纠缠光的制备方法具体包括：所述信息发送方Alice根据随机比特串通过双模压缩算符S(r)，将激光器发出的相干光s1和s2制备成双模压缩纠缠光S
A
和S
B
，表示为：，表示为：式中，r为压缩系数，cosh(r)为双曲余弦函数，sinh(r)为双曲正弦函数，为双模压缩算符S(r)的共轭算符。3.根据权利要求1所述的一种四态离散调制的连续变量量子安全直接通信方法，其特征在于,所述S3中，所述身份验证的方法具体包括：所述信息接收方Bob在所述检测光上选择一组随机位置，并在所述随机位置上测量所述检测光的两个正交分量，得到第一测量结果，并公布所选位置；所述信息发送方Alice选择所述检测光的测量位置，测量所述信号光的两个正交分量，得到第二测量结果，所述测量位置与所述信息接收方Bob所选的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹正文，张青云，柴庚，彭进业，王磊，史雨晨，祁媚，张明慧，张婧羽，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：