基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分 發(fā)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在相關(guān)技術(shù)中，量子密鑰分發(fā)依靠量子力學(xué)性質(zhì)保證通訊的安全性，其中BB84協(xié) 議是最著名的量子密鑰分發(fā)協(xié)議。BB84協(xié)議使用光的偏振，以光子作為量子態(tài)的載體進(jìn)行 通訊。BB84協(xié)議的安全性基于非正交的態(tài)之間無(wú)法通過(guò)測(cè)量完全分辨。
[0003] 然而，在相關(guān)技術(shù)BB84協(xié)議中，要求發(fā)射端使用單光子源進(jìn)行信息的傳輸。而完 美的單光子源在實(shí)際應(yīng)用中是不存在的。在實(shí)際中，光源一般可以認(rèn)為是coherent state。 如果發(fā)射端偏振光存在多光子成分，竊聽者就可以對(duì)這點(diǎn)對(duì)BB84協(xié)議進(jìn)行攻擊，S卩PNS攻 擊（Photon Number Splitting Attack，光子數(shù)分束攻擊）。假設(shè)竊聽者知道發(fā)射端發(fā)出的 偏振光中的光子數(shù)，并且只在發(fā)射端發(fā)出多光子的情形下進(jìn)行攻擊，從多光子成分中取出 一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，則發(fā)射端和接收端不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何的異常，但竊聽者得到了發(fā)射端和接收端 手中密鑰的信息，無(wú)法很好地保證通訊安全性。這樣只有單光子部分是安全的。如果使用 相關(guān)技術(shù)中的BB84協(xié)議，只能按照最壞的情形來(lái)估計(jì)單光子成分的錯(cuò)誤率，即認(rèn)為所有的 發(fā)射端和接收端得到的密鑰的所有錯(cuò)誤都是發(fā)生在單光子成分，導(dǎo)致大大高估了單光子成 分的錯(cuò)誤率，從而極大的降低了 QKD (Quantum Key Distribution，量子密鑰分發(fā)）系統(tǒng)的最 遠(yuǎn)傳輸距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)作出的：
[0005] 相關(guān)技術(shù)中，在對(duì)QKD系統(tǒng)的實(shí)際情況建立模型并進(jìn)行仿真中發(fā)現(xiàn)經(jīng)典QKD的最 大安全傳輸距離大約于30km，因此要提高QKD的最大安全傳輸距離就需要對(duì)單光子成分的 錯(cuò)誤率進(jìn)行更加準(zhǔn)確的估計(jì)。因此，誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)技術(shù)被提出來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，以使 最遠(yuǎn)安全傳輸距離可以達(dá)到140km。然而，誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)協(xié)議要求激光是連續(xù)相位隨 機(jī)的，這在一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@樣需要無(wú)限長(zhǎng)的隨機(jī)數(shù)。
[0006] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0007] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種能保證通訊安全性的基于離散隨機(jī)相位的誘騙 態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量 子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，包括：光源，所述光源使用相干光源；第一相位調(diào)節(jié)器，所述第一相位調(diào) 節(jié)器用于調(diào)節(jié)用于編碼的η個(gè)離散隨機(jī)的相干態(tài)的相位信息α，其中，η為正整數(shù)；QKD編 碼器，用于進(jìn)行QKD編碼。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)光 源使用相干光源與相位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)用于編碼的η個(gè)離散隨機(jī)相干態(tài)的相位信息α，從而進(jìn) 行QKD編碼，保證通訊安全性，保證通訊安全性，并簡(jiǎn)化了 QKD系統(tǒng)。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)還 可以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述相位信息在所述η個(gè)離散隨機(jī)相位中隨機(jī)選取。
[0012] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述QKD編碼器包括第二相位調(diào)節(jié)器，所述 第二相位調(diào)節(jié)器用于對(duì)輸入光束加一個(gè)相對(duì)相位變化Θ進(jìn)行編碼。
[0013] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二相位調(diào)節(jié)器的輸入光束通過(guò)對(duì)第 一相位調(diào)節(jié)器的輸出光束分光得到。
[0014] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述光源通過(guò)以下公式進(jìn)行表達(dá)，所述公式 為：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 光源，所述光源使用相干光源； 第一相位調(diào)節(jié)器，所述第一相位調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)用于編碼的n個(gè)離散隨機(jī)的相干態(tài)的 相位信息a，其中，n為正整數(shù)； 量子密鑰分發(fā)QKD編碼器，用于進(jìn)行QKD編碼。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于， 所述相位信息在所述n個(gè)離散隨機(jī)相位中隨機(jī)選取。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于， 所述QKD編碼器包括第二相位調(diào)節(jié)器，所述第二相位調(diào)節(jié)器用于對(duì)輸入光束加一個(gè)相對(duì)相 位變化Q進(jìn)行編碼。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二相位調(diào)節(jié)器的輸入光束通過(guò)對(duì)第一相位調(diào)節(jié)器的輸出光束分光得到。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于， 所述光源通過(guò)以下公式進(jìn)行表達(dá)，所述公式為：
其中，|a>表不光源，9表不所述光源的相位，|n>表不有n個(gè)光子的態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于離散隨機(jī)相位的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，包括：光源，光源使用相干光源；用于調(diào)節(jié)用于編碼的n個(gè)離散隨機(jī)的相干態(tài)的相位信息α的第一相位調(diào)節(jié)器，其中，n為正整數(shù)；QKD編碼器，用于進(jìn)行QKD編碼。本發(fā)明實(shí)施例的分發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)光源使用相干光源，并且相位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)用于編碼的n個(gè)離散隨機(jī)相干態(tài)的相位信息α，從而進(jìn)行QKD編碼，簡(jiǎn)化了誘騙態(tài)協(xié)議的實(shí)施，保證通訊安全性，并簡(jiǎn)化了QKD系統(tǒng)。
【IPC分類】H04L9-08
【公開號(hào)】CN104579638
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410521930
【發(fā)明人】馬雄峰, 張振, 羅開廣
【申請(qǐng)人】清華大學(xué), 多倫多大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年9月30日