申请/专利权人：中南大学

申请日：2022-02-25

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114826563B

主分类号：H04L9/08

分类号：H04L9/08;H04B10/079;H04B10/70;H04B13/02;H04B17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.08.16#实质审查的生效;2022.07.29#公开

摘要：本发明公开了一种基于蒙特卡罗的水下链路连续变量量子密钥分发系统及方法，所述系统包括通过水下链路连接的发送方和接收方，所述发送方首先生成多模纠缠态，再对其中的B态进行编码、减光子操作和密钥分发，所述接收方将自身生成的多模纠缠态与接收的分发信号干涉后，进行零差检测，根据检测结果与发送方进行纠错和保密增强，获得最终的安全密钥；本发明通过制备多模纠缠态，并对其进行减光子操作，使密钥分发的密钥率提高，传输距离延长。

主权项：1.基于蒙特卡罗的水下链路连续变量量子密钥分发系统，其特征在于，包括通过水下链路连接的发送方和接收方；所述发送方包括：激光器，用于产生激光脉冲；参数下转换模块，用于对激光脉冲进行参数下转换产生多模纠缠态，并将多模纠缠态的A态输入零差检测器1进行检测，B态输入编码器；编码器，用于对多模纠缠态的B态进行连续变量量子密钥编码生成量子信号；减光子操作模块，用于增强量子信号光场生成分发信号，并通过水下链路将分发信号发送至接收方的分束器；所述接收方包括：分束器，用于将自身产生的多模纠缠态与接收的分发信号进行干涉；零差检测器2，用于对干涉信号进行检测；然后包括以下步骤：S1，发送方使用激光器产生激光脉冲，通过参数下转换产生多模纠缠态，并将多模纠缠态的A态输入零差检测器1进行检测，B态输入编码器进行连续变量量子密钥编码生成量子信号；S2，对量子信号进行减光子操作得到分发信号，通过水下链路将分发信号输入接收方；S3，接收方产生多模纠缠态，并通过分束器将其中的H态与分发信号进行干涉；S4，使用零差检测器2对干涉结果进行检测，基于该检测结果与A态的检测结果，发送方和接收方进行纠错和保密增强，获得最终的安全密钥；密钥分发的密钥速率其中i表示多模纠缠态的数目变量，n表示多模纠缠态的总个数，i＝1,2,…,n，psub表示减光子操作成功的概率，ξ表示协商效率，IAi:Bi″′表示多模纠缠态中第i个EPR态的互信息量，χEi:Bi″′表示多模纠缠态中第i个EPR态在水下链路中被窃取的互信息量，Ai表示第i个EPR态的A态，Bi″′表示经过分束器的第i个EPR态的B态，Ei表示第i个EPR态在水下链路中被窃取的量子态；所述IAi:Bi″′、χEi:Bi″′的计算式如下： 其中η′表示检测效率，T表示水下链路的透过率，ε表示过噪声，v表示检测噪声，e、f、g均表示中间变量，表示AiBi′的中间计算参数，AiBi′表示第i个多模纠缠态减光子操作ps后得到的协方差矩阵，Tb表示非高斯操作分束器的透过率，j、k均表示辛特征值的数目变量，j＝1，2，α1,j表示协方差矩阵∑AiBi″的辛特征值，k＝3,4,5，α1,k表示协方差矩阵∑AiHi′Oi|Bi″′的辛特征值，∑AiBi″表示接收端Bob接收的经水下链路传输的多模纠缠态的协方差矩阵，∑AiHi′Oi|Bi″′表示最终态的协方差矩阵，α取α1,1、α1,2、α1,3、α1,4或α1,5。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 基于蒙特卡罗的水下链路连续变量量子密钥分发系统及方法

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