申请/专利权人：南京大学

申请日：2024-02-06

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN117714057B

主分类号：H04L9/08

分类号：H04L9/08;H04B10/70;H04B10/85;H04B10/516

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2024.04.02#实质审查的生效;2024.03.15#公开

摘要：本发明公开了一种多场测量设备无关量子会议密钥协商方法及系统，其中方法包括首先第一至第N发送端制备弱相干态量子信号光脉冲发往测量端，然后测量端进行相干测量；发送端根据公布的信息以及选择有无过滤的方式对成功响应事件进行筛选，获得最终成功响应事件集合并计算出成功响应事件数；再将成功响应事件进行配对，并得到原始密钥；接着使用诱骗态方法计算相位错误率，对原始的密钥进行经典纠错，错误验证和隐私放大，得到最终密钥。本发明通过异步配对，移除了需要N方用户的探测器应在同一时间窗口进行响应的要求，使得成码率得到显著提高，突破了量子通信直接传输极限；同时，该系统具备快速拓展到N方用户（N≥3）的能力。

主权项：1.一种多场测量设备无关量子会议密钥协商方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备：第一发送端至第N发送端在每一个时间窗口随机地选择光脉冲的光强、全局相位和经典编码值，并制备成弱相干态量子信号光脉冲发往测量端；（2）测量：测量端对来自第一发送端至第N发送端的弱相干态量子信号光脉冲进行相干测量；测量端包括N-1个测量端口，每个测量端口包括左右两个探测器，记为，，，……，；且每个测量端口将满足条件的探测器响应时的事件记作一个成功响应事件；（3）筛选：N个发送端公布每个时间窗口选择的光强和全局相位，然后根据公布的信息以及选择有无过滤的方式对成功响应事件进行筛选，筛选完成后，各个发送端根据测量端口的响应情况对其在制备时选择的经典编码值进行修改，最后获得各个相邻发送端之间的最终成功响应事件集合并计算出成功响应事件数；（4）配对：N个发送端将N-1个不同时刻的成功响应事件配对为一个成功配对事件，并最终得到所有成功配对事件数；其中N-1个不同时刻指被配对的N-1个成功响应事件被测量端口测量时的时刻，记作；（5）原始密钥提取：对于每个成功配对事件，N个发送端根据测量端的探测器响应情况产生一个比特值，从而得到原始的密钥；（6）参数估计：发送端根据成功响应事件数和成功配对事件数，使用诱骗态方法计算相位错误率；（7）后处理：发送端根据参数估计的结果对原始的密钥进行经典纠错，错误验证和隐私放大，得到最终密钥；所述步骤（1）的制备具体为：在每个时间窗口，第发送端随机一个全局相位，一个经典编码值，一个光强值，其中，，为预设的整数值，，，表示真空态，表示信号态光强，表示诱骗态光强，选择各个光强值的概率分别为，之后制备的弱相干态量子信号光脉冲表达式为，为虚数单位；所述第发送端随机制备的弱相干态量子信号光脉冲均通过量子信道发往测量端；所述步骤（2）中满足条件指：（a）探测器响应所对应的测量端口中有且仅有一个探测器响应；（b）与探测器响应所对应的测量端口相邻的测量端口中的探测器均不响应；所述步骤（3）的具体过程为：若N个发送端选择无过滤的方式，N个发送端公布每个时间窗口选择的光强和全局相位后，对于第测量端口记录的每一个成功响应事件，如果其对应的两个发送端，即第发送端和第发送端选择的全局相位差值的绝对值不等于0或，则将该成功响应事件舍弃；如果其对应的两个发送端，即第发送端和第发送端选择的全局相位差值的绝对值等于，则将第发送端在此时间窗口选择的经典比特值翻转，其中；然后，再根据第发送端选择的全局相位，把第测量端口保留下来的成功响应事件分到各个被记作的成功响应事件集合里，其中表示第发送端选择的全局相位对于的倍数；同时也得到了各个成功响应事件集合中的成功响应事件数目；再通过成功响应事件记录的光强选择信息，还得到第发送端和第发送端选择的光强同为的成功响应事件数目，记作；若N个发送端选择有过滤的方式，N个发送端公布每个时间窗口选择的光强和全局相位后，对于第测量端口记录的每一个成功响应事件，如果其对应的两个发送端，即第发送端和第发送端选择的光强不一致，或者其对应的两个发送端，即第发送端和第发送端选择的全局相位差值的绝对值不等于0或，则将该成功响应事件舍弃；如果其对应的两个发送端，即第发送端和第发送端选择的全局相位差值的绝对值等于，则将第发送端在此时间窗口选择的经典比特值翻转；然后，再根据第发送端选择的全局相位，把第测量端口保留下来的成功响应事件分到各个被记作的成功响应事件集合里，其中表示第发送端选择的全局相位对于的倍数；同时也得到了各个成功响应事件集合中的成功响应事件数目；再通过成功响应事件记录的光强选择信息，还得到第发送端和第发送端选择的光强同为的成功响应事件数目，记作；所述步骤（4）中的配对具体过程为：对于同一个，，N个发送端从第测量端口的成功响应事件集合中任意地选择一个成功响应事件，共选出N-1个不同时刻的成功响应事件，再将这些成功响应事件配对为一个成功配对事件；一个成功响应事件被配对之后，将其从原来的成功响应事件集合中移除，之后再重复随机选择成功响应事件并配对的过程，直至存在有任意一个成功响应事件集合中已经没有成功响应事件；经过上述操作，得到对于某一个的成功配对事件数目为，得到成功配对事件的总数目为；所述步骤（5）的具体过程为：1）第一发送端产生的密钥为第一发送端在成功配对事件中记录的经典比特，并且第一发送端向第二发送端传输一个信号；2）对于第发送端，，如果其接收到第发送端传输的信号且第测量端口的测量结果为左探测器响应，或者其没有接收到第发送端传输的信号且第测量端口的测量结果为右探测器响应，则第发送端产生的密钥为第发送端在成功配对事件中记录的经典比特，并且第发送端向第发送端传输一个信号，当第发送端为第N发送端则不传输信号；反之，则第发送端产生的密钥为第发送端在成功配对事件中记录的经典比特的翻转，即产生的比特值为，并且第发送端不向其他发送端发出信号。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京大学 多场测量设备无关量子会议密钥协商方法及系统

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