CN104350701B - 安全的无线通信 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及安全无线通信。发送方装置按照第一偏振、第二偏振和第三偏振随机发射光子，而不将垂直于第一和第二偏振的平面中的偏振系统与接收方装置对准。接收方装置适于检测与六种偏振相关联的事件。接收方装置随机选择用于测量所接收光子的偏振基础。向发送方装置发送与三个基础相关联的检测事件的信息。处理来自接收方装置的信息和发送方装置中存储的信息以确定所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件。

Description

安全的无线通信
技术领域
本公开涉及无线通信，更具体而言，涉及安全的无线通信。
背景技术
在无线通信中，在诸如固定和/或移动通信装置、接入点(例如基站)、服务器、机器型装置等的两个或更多节点之间提供无线信道。无线系统的范例包括公共陆地移动网(PLMN)(例如蜂窝网络)、基于卫星的通信系统和不同的无线局部网络(例如无线局域网(WLAN)和/或全球微波接入互操作性(WiMax))。用于这样的系统的装置被提供以适当的信号接收和发射设备，用于与其他方实现通信。无线系统实现了用户的移动性，其中移动装置能够通过空中接口与另一通信装置通信，另一通信装置例如是基站和/或其他用户设备。
多方之间的数据传输可能需要保证安全。诸如银行业务、购物、电子邮件等应用可能依赖于通过因特网或其他易受攻击的网络进行安全交易。因特网商务的增加以及向远程服务器传输计算任务(例如“云计算”)加强了维持通信适当安全性的需求。可以基于加密协议提供安全性。当前的加密方案(例如，公共密钥加密)依赖于求解特定数学问题的难度。例如，通常使用的RSA加密算法基于将大数分解成其素数因子的难度。利用标准的计算机技术，这是一种难题，但随着更强大计算技术的发展，例如通过将来的量子计算机，这可能变成可以求解。在移动通信的语境中，移动装置常常是手持的或者便携式的，从而应当尽可能轻便简单，因此可能出现问题。因为装置具有移动性，所以它们相对于另一方的位置可能是未知的。
要指出的是，上述讨论的问题不限于任何特定通信环境和设备，而是可以发生于无线通信需要安全的任何语境中。
发明内容
本发明的实施例旨在解决以上问题中的一个或几个。
根据实施例，提供了一种方法，包括从发送方装置按照第一偏振、第二偏振和第三偏振随机发射光子，而不将垂直于所述第一和第二偏振的平面中的偏振系统与接收方装置对准，所述接收方装置适于检测与六种偏振相关联的事件，从所述接收方装置接收所检测事件的信息，以及处理所接收的信息和所存储的信息以确定所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件。
根据实施例，提供了一种方法，包括在接收方装置处，从发送方装置接收经由光信道在第一偏振、第二偏振和第三偏振上发射的光子，而不将垂直于所述第一和第二偏振的平面中的偏振系统与所述发送方装置对准，随机选择用于测量所接收光子的偏振基础，用于检测六种偏振上的事件，向所述发送方装置发送与三种基础相关联的被检测事件的信息，以及从所述发送方装置接收所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件的信息。
根据实施例，提供了一种设备，被配置成随机利用第一偏振、第二偏振和第三偏振发射光子以不将垂直于所述第一和第二偏振的平面中的偏振系统与接收方装置对准而发送光子，所述接收方装置适于检测与六种偏振相关联的事件，以及处理从所述接收方装置接收的所检测事件的信息和所述发送方装置中存储的信息，以确定所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件。
根据实施例，提供了一种设备，被配置成随机选择用于测量从发送方装置接收的在第一偏振、第二偏振和第三偏振上发射的光子，而不对准垂直于所述第一和第二偏振的平面中的偏振系统，以及检测与所述六种偏振相关联的事件，发送所检测事件的信息，以及接收所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件的信息。
根据更详细的实施例，基于所述发送方装置和所述接收方装置使用所述第一偏振和/或第二偏振基础的事件确定原始密钥。
可以为参数估计使用取决于基础使用的特定预定义事件。
可以比较接收的信息和存储的信息以确定用于原始密钥的比特和用于错误校正的比特。
在判定为至少一个事件使用相同基础时，可以传送用于错误校正中的比特值。
可以在邦加球上提供偏振。发送方装置的偏振可以包括主要偏振、与主要偏振相反的偏振和垂直于主要偏振的偏振。
可以基于偏振之间的分布控制密钥分发率。
可以与事件相关联地使用同步的定时。可以将所述接收方装置检测到的时间同步的事件记录与所述发送方装置保持的事件记录相关，并可以在所述发送方和接收方装置使用相同基础时，筛选所述信息以基于比特获得原始密钥。
还可以提供被布置成实现实施例的移动装置和/或基站。
还可以提供一种计算机程序，其包括适于执行本文所述方法的程序代码段。根据其他实施例，提供了可以在计算机可读介质上包含的设备和/或计算机程序产品，用于提供以上方法中的至少一种。
应当认识到，可以将任何方面的任何特征与任何其他方面的任何其他特征组合。
附图说明
现在将参考以下范例和附图，仅通过举例的方式更详细地描述实施例，附图中：
图1示出了邦加球上的偏振；
图2示出了根据实施例的两个装置的示意图；
图3和4示出了例示光学编码器的方框图；
图5和6示出了例示光学解码器的方框图；
图7到9示出了根据某些实施例的流程图；
图10是示出密钥筛选过程的图；以及
图11示出了控制设备的范例。
具体实施方式
在下文中，在为移动通信装置提供安全通信的无线或移动通信语境中解释某些示范性实施例。用于与例如基站通信的移动装置常常称为用户设备(UE)或终端。可以由任何能够向无线信道发送无线信号和/或接收无线信道上的无线信号的装置提供用于实现实施例的移动装置。移动装置还具备用于在光信道上通信的设备。移动装置的非限制性范例包括诸如移动电话的移动站(MS)或所谓的“智能电话”、诸如膝上计算机、平板计算机的便携式计算机，或具备无线通信能力的个人数据助理(PDA)或这些的任意组合等。适当的移动装置具备至少一个数据处理实体、至少一个存储器和其他可能部件，以用于软件和硬件辅助执行其被设计成要执行的任务，包括与其他方通信的控制器和安全通信相关的特征。可以在适当的电路板和/或芯片组上提供数据处理、存储和其他相关控制设备。
在下文描述的实施例中使用量子密钥分发系统保证移动通信的安全。一种可能的使用情形可能是移动装置与静止终端建立共享的密钥。利用量子机械系统的性质分发安全密钥的加密方案被认为可提供高水平的安全性。例如，当前的观念是，即使是仅受到物理定律限制的强大窃听者也不应能够影响方案的安全性。实施量子密钥分发方案依赖于在两个终端之间发送单个光子。根据实施例，提供了一种适于移动使用的轻便量子密钥分发装置，其中可以避免对精确对准偏振的需要。
在更详细地解释可能的终端装置之前，参考图1中的邦加球上表示的可能偏振系统。可以在邦加球上定义不同偏振的垂直性，其不同于实物空间中偏振方向的垂直性。在这里，在整个本文中通过这种方式使用术语垂直。要指出的是，术语偏振基础和偏振(方向)是指不同的特征。例如，可以将偏振表示为H、V、A、D、L、R。偏振对形成每个基础(H，V)、(A，D)和(L，R)。
发送方装置能够在图1中示意性示出的所谓邦加球上的三种可能偏振的单光子。可能的偏振或状态可以是主要偏振(1)、其精确反向偏振(2)和垂直于主要偏振的偏振(3)。第二或接收者设计可以适于测量六个方向上的偏振。这些偏振可以是主要方向或其反向，也垂直于主要偏振的两个互相垂直的偏振，及其两个反向偏振。
可以在两个装置之间提供量子密钥分发方案。图2示出了发送方装置10，标记为终端A，和接收方装置10，标记为终端B。根据实施例，终端A包括移动装置，例如移动电话或智能手机、膝上计算机、笔记本、平板计算机等，终端B包括固定节点，例如基站或蜂窝系统或局部网系统。
在图2中，在装置10和20之间提供射频(RF)无线链路19。两个装置都具备用于无线通信的通信子系统，例如，分别为适当的无线电设备15和25，以促成链路16上的无线通信。要指出的是，也可以基于其他技术，例如经由光链路，提供装置之间的无线信道。
装置10和20之间密钥的分发基于通过光链路17从装置10向装置20发送光子。根据实施例，在每种偏振发送单光子。用于产生和发射光子的设备能够包括发射单光子的光学编码器12、允许向接收方装置引导光子的光束控制器13、用于生成发射单光子所需的电脉冲的电子控制设备14、(量子)随机数发生器11和用于控制这些部件的处理器设备18。用于光学编码的设备12可以适于将三个光源发射的光脉冲概率性地转换成在三种可能偏振偏振的单光子。每个光源可以对应于一种偏振。下文参考图3和4论述了光学编码器的两个范例。
根据图3所示的范例，光学编码器30包括三个光源1、2、3。可以由任何适当源，例如由激光二极管或发光二极管(LED)提供光源。还提供了3-2变换器34、偏振旋转体-组合器35、频谱和空间滤波器36以及衰减器37。可以由3-2变换器将光源1-3产生的光变换成双轨编码，使得光源1在第一轨38上产生脉冲，光源2在第二轨39上生成脉冲，而光源3在两个轨上都生成脉冲。光源3产生的脉冲强度可以在两个轨上相等。
在图3和4的编码器中，可以使用三种偏振。图5和6的解码器能够测量六种偏振(每个基础中两种)。
根据可能性，可以将3-2变换器设备实现为芯片上的集成波导。3-2变换器能够包括50-50分束器，和两个如图3所示连接的y接头。偏振旋转体-组合器35将双轨编码变换成偏振编码(1，2，3)。在那之后，应用频谱和空间滤波器以确保三个脉冲由于其空间和频率特性而不能区分。在光子离开设备之前应用衰减，以使光脉冲降至单光子水平。于是，提供衰减器37作为光学编码器的最后元件。可以使用衰减以引入不确定要素，因为可以通过选择衰减，使得每个脉冲的平均光子数远小于一个。
在概率源中，对强光脉冲进行衰减，使其平均包含远小于一个的光子数。作为衰减的结果，大多数脉冲不包含光子，少数包含一个光子，更少数包含多个光子。
使用衰减光时可能出现的问题是，小部分脉冲可能包含超过一个光子。在某些情形中，这可能使得密钥分发容易受到光子数分裂攻击，其中窃听者截取一个光子，同时让第二个传递到终端B。可用于检测光子数分裂攻击的技术是使用光子数可变的脉冲。可以利用可调谐的衰减器提供实施诱骗状态的方案变体。图4中示出了解决这些问题的光学编码器的第二实施例。根据本实施例的设备40能够包括三个光源1到3，偏振分束器(PBS)44、四分之一波片(λ/4)45、分束器46、频谱和空间滤波器47，以及衰减器48。
也可以通过各种其他方式提供基于单光子的方案。根据一种可能性，使用真正的单光子发射器。在这些发射器中，每个输入脉冲都被变换成单个光子。电路末端不需要任何其他衰减。另一个范例是信使化的单光子源。在这些情况下，无论何时产生单个光子，第二信号都宣告存在单个光子。其他事件可以被拒绝。
光源1和2向偏振分束器(PBS)44的两个臂中发光。在PBS之后，原来的线偏振(H，V)被四分之一波片45变换成圆偏振(L，R)。脉冲然后通过反射率为a的分束器(BS)46。第三光源3向分束器的另一个臂中发光。光源1中的脉冲在BS之后生成第一偏振的脉冲，类似于二极管2和3。频谱和空间滤波器与图3的范例中相同。
终端B(参见图2)能够包括能从终端A接收光束的接收机。还提供了光学解码器22，其能够检测单光子及其沿三个轴的偏振，即，能够提供六种可能输出。还示出了用于处理探测器输出并记录其时间踪迹的控制电子设备24、用于无线通信的通信子系统25和用于控制以上部件的计算机或处理器26。
现在参考图5和6论述用于接收方装置20，或图2的终端B的光学解码器的两种不同示范性实施方式。在图5中，提供了解码器50的范例，其包括频谱滤波器51，以滤除环境光并仅允许从终端A发送的光通过。提供偏振旋转体-分束器52以将光子偏振变换成双轨编码，使用2-6变换器53将双轨编码变换成六个独立信道。还示出了六个单光子探测器54(例如，雪崩光电二极管)。
可以将2-6变换器53实现为芯片上的集成波导。图5中示出了芯片的可能布局。2-6变换器能够由2个分束器、两个相移器和四个y接头构成。可以调节y接头的透射以影响探测事件的相对频率。
图6中示出了解码器60的另一个范例。示出了两个分别具有反射率α和β的分束器(BS)61、62，三个偏振分束器(PBS)63-65，四分之一波片66、半波片67和六个单光子探测器68(例如，雪崩光电二极管)。两个探测器68的每块都具有其伴随的偏振分束器，能够探测光子是水平偏振还是垂直偏振。于是，为了在x方向上探测(参见图1)，不需要额外的偏振旋转。半波片将z方向(L，R)旋转到x方向(H，V)，而四分之一波片将y方向(A，D)旋转到x方向(H，在)，因此它们可以被偏振分束器-探测器组件探测到。两个分别具有反射率α和β的分束器确定三个基础中探测的相对频率。
用于终端A和终端B的本地偏振坐标系不在xy平面中对准。可以使用针对z方向的(L，R)坐标选择使系统相对于干扰保持稳定。
可以利用这种硬件获得安全的共享密钥。在该实施例中，提供了参考系独立性与三种状态协议的独特组合。根据一种可能性，可以提供利用集成或体光学系统的协议的显式实施方式。可以将此与针对手持式短距视线使用而调整的轻便设计组合。
根据实施例，在发送方装置处提供根据图7流程图的操作。在100处在接收方装置处建立光信道，用于发生第一偏振、第二偏振和第三偏振的光子，而无需在基于第一和第二偏振定义的平面中将偏振系统与接收方装置对准。可以将平面定义为垂直于第一和第二偏振。要指出的是，在这里垂直是指邦加球上的偏振方向而不是实际空间中的方向。在102，在接收方装置的方向上，随机利用第一、第二和第三偏振作为发送光子的基础，发射光子。在接收方装置能够检测与六种偏振相关联的事件的布置中进行发送。然后在104，从接收方装置接收检测到的事件信息。发送方装置在106处处理接收的信息和发送方装置中存储的信息，以确定发送方装置和接收方装置使用相同基础的事件。
可以在产生原始密钥和/或检测窃听时使用这种信息。例如，可以基于接收的和存储的信息比较，确定为原始密钥使用哪些比特，为纠错使用哪些比特。例如，在发送第一或第二偏振的比特且测量基础沿一个/两个时，将比特用于原始密钥。于是，仅有发送并测量偏振一或二的事件对原始密钥有贡献。包含第三方向的所有其他组合进入其他流程以利用散列函数确定安全密钥率和/或对应的原始密钥缩短。发送并测量第三偏振的事件可以对原始密钥没有贡献。将参考图9描述这些操作的更详细范例。
发送方装置的偏振数量可以超过三个。三个偏振包括两个相反的偏振，第三个在垂直于两个相反偏振的平面中。可以增加额外的偏振，使得增加的偏振与其他偏振垂直或相反。根据实施例，发送方装置被配置成发送四种或五种偏振。
图8示出了由接收方装置采取的动作。在110建立光信道之后，接收方装置在112经由光信道，基于第一偏振、第二偏振和第三偏振，从发送方装置接收光子。不必对准垂直于第一和第二偏振的平面中的偏振系统。在114随机选择用于测量接收到的光子的基础，以检测六个偏振基础上的事件。然后在116向发送方装置发送与三个基础相关联的检测事件的信息。于是，在步骤112和116中，仅发送关于三个基础的信息，不交换偏振信息，因为这会显露出密钥。然后在118从发送方装置接收关于发送方装置和接收方装置使用相同基础的事件的信息。下文将参考图9给出这一信息的使用范例。
针对图2中所示的终端，在图9中示出了根据实施例在第一和接收方装置之间分发密钥的更详细流程。在70，在终端A和终端B之间建立光信道。可以使用由例如可移动镜子和/或其他光学元件(例如透镜、针孔摄像机、空间相位调制器)构成的操纵机构将光束从终端A引导到终端B，以及调节终端B中的接收机，以从终端A接收光束。一旦建立光信道，终端A就能够在71开始向终端B发送光子。不需要在XY平面中对准偏振坐标系。在这个阶段可以通过真随机方式选择发送方基础。根据一种可能性，量子随机数发生器能够充当随机性源。可以实时操作随机数发生器或者填充随机数缓存供稍后使用。
可以使用三种可能发送方状态之间的分发以影响最终密钥分发速率。可以选择分发，从而能够优化密钥率。
可以以固定周期，周期性地激活终端A中的光源s。这样允许抑制接收机侧的暗计数。
在适当衰减之后，仅有小部分时隙可以包含光子。终端B在72接收并检测光子，并记录其到达时间。光学解码器的设计可以使得随机选择测量基础。
为了能够抑制随机计数，将终端A和终端B的时钟同步。例如，可以通过在终端A和终端B之间发送时钟信号作为传输的一部分，或通过调节终端B中的时钟以便使计数速率最大化，来实现这个目的。
可以拒绝任何随机/非有效探测事件。终端B为所有六个探测器维持有效探测器事件的记录。在73向终端A发送实测基础的记录和定时信息。终端A在74将从终端B接收的记录与其自己的记录相关，并且如果对于终端A和终端B，基础都不是z，在75返回发送的基础状态和比特值。终端B在76接收这一信息并在77获得原始密钥且检查比特。可以发送在两个基础都是z的情况下的小数量的比特值，以针对纠错过程在78估计误码率。于是，并非所有基础都是z的比特可用于原始密钥。可以将小的数量用于参数估计和纠错步骤。终端A然后进行所接收信息的筛选，并使用它(参见图10)从终端A和终端B基础都是z的事件获得原始密钥。筛选能够仅由剩余的比特构成，其中对于两个终端基础都是z。图10范例中的原始密钥将会是0101。使用剩余的事件(校验位)检测窃听者的存在。例如，可以基于参数估计过程检测窃听者的存在。
基于z-z基础中的误差估计，在79由终端B构造纠错码并在80通过终端之间的无线链路向终端A发送。可能的纠错码的范例是低密度奇偶校验(LDPC)码。终端A在81接收代码并在82从纠错码计算错误伴随式，并在83向终端B返回错误伴随式。终端B在84接收错误伴随式，然后在87利用例如和-积算法进行纠错。可以在85和86进行认证。
纠错成功之后，终端A和终端B具有相同的原始密钥。
在传输期间，随机事件或窃听者可能会引入错误。接收方终端持有的原始密钥可能有需要校正的误差，而发送方终端中的密钥是正确的，因为它来自得到保证的随机源。可以在终端B处进行纠错。
在该流程期间，窃听者可能有可能在两个阶段中收集关于密钥的信息：在从终端A向终端B传输光脉冲期间，以及在纠错期间进行不安全信息交换期间。可以从校验比特估计光传输期间损失到窃听者那里的信息。下文论述这种情况的范例。
为了估计误差率，考虑与每个发送方向b＝(x+，z+，z-)对应的矢量rb＝(xb，yb，zb)，
其中
xb＝px+lb-px-lb
类似地，对于具有概率的偏振y和z，在下式给出的探测器a＝(x+，x-，y+，y-，z+，z-)中注册点击：
palb＝Da/Sb。
在上文中，Da是探测器a中探测器事件的数量，s″是方向b上发送的光子数量。
类似的考虑适用于偏振y和z。对于无差错传输，获得了rx+＝(cosα，sinα，0)，rz+＝(0，0，1)，rz-＝(0，0，-1)，其中α是终端A和终端B之间的偏振失准。注意，对于无差错传输，矢量的长度为一，从而与失准无关。任何窃听的企图都将导致与这种理想行为有偏差。利用适当方法可以从此估计泄露的信息。
纠错期间可能损失到窃听者的信息是在与原始密钥相关的纠错期间交换的比特数。为了获得安全密钥，可以在保密放大步骤88利用两种通用散列函数缩短部分安全的原始密钥。缩短的量取决于纠错期间泄露的信息量和光通信期间的估计泄露。
在以上范例中，在每种偏振发射每脉冲的单光子。并非在所有情形中都需要这样，在特定应用中也可以使用多个光子。
实施例可能是有益的，例如因为可以提供基于简单偏振的量子密钥分发系统，其容忍发送方和接收方装置之间偏振方向的失准，不需要精确对准偏振(HP)。该方案可以有效利用分发的光子，因为没有发送/测量对被丢弃。
要指出的是，尽管已经利用移动系统作为范例描述了实施例，但可以将类似的原理应用于任何其他需要在通信装置间提供安全的通信系统。例如，替代移动站和基站之间的通信，可以在两个移动装置之间，或两个静态或半静态装置之间提供通信。例如，在未提供固定设备但利用多个用户设备提供了通信系统时，例如，在自组网络中，可以应用这些原理。因此，尽管上文通过举例，参考针对无线网络、技术和标准的特定示范性架构描述了某些实施例，但可以将实施例应用于本文所示所述那些之外的任何其他适当形式的通信系统。
移动装置、基站和其他通信装置通常是由至少一个适当的控制器设备控制的，从而能够进行其操作并控制装置和/或基站之间的无线通信。控制设备可以与其他控制实体互连。图11示出了能够根据实施例工作的控制设备90的范例，例如耦合到和/或用于控制装置10和20。控制设备可以被配置成提供与确定各种信息，基于这种信息，利用根据上述某些实施例的数据处理设施产生并在各种实体和/或控制功能之间沟通信息相关联的控制功能。为此目的，控制设备包括至少一个存储器91、至少一个数据处理单元92、93和输入/输出接口94。控制设备可以经由接口耦合到相关节点的接收机和/或发射机。控制设备可以被配置成执行适当的软件代码以提供控制功能。控制设备和功能可以分布于多个控制器之间。
可以利用一个或多个数据处理器提供所需的数据处理设备和功能。可以由独立的处理器或由集成处理器提供所述功能。作为非限制性范例，数据处理器可以是适于本地技术环境的任何类型，并可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、门电平电路和基于多核处理器架构的处理器中的一种或多种。数据处理可以分布于几个数据处理模块之间。可以利用例如至少一个芯片提供数据处理器。也可以在相关装置中提供适当的存储容量。存储器可以是适于本地技术环境的任何类型，可以利用任何适当的数据存储技术实现，例如基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统、固定存储器和可移除存储器。
通常，可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中实现各实施例。一些方面可以实现于硬件中，而其他方面可以实现于可由控制器、微处理器或其他计算装置执行的固件或软件中，但本发明不限于此。尽管可以将本发明的各方面例示和描述成方框图、流程图或利用某种其他图示例示和描述，但容易理解，本文描述的方框、设备、系统、技术或方法可以实现于(作为非限制性范例)硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算装置或其一些组合中。软件可以存储于物理介质上，例如存储器芯片、或处理器之内实现的存储块、诸如硬盘或软盘的磁介质以及诸如DVD及其数据变体，CD的光学介质。
作为本发明示范性实施例的完整信息性描述的示范性非限制范例，提供了以上描述。不过，在结合附图和所附权利要求阅读时，考虑到以上描述，各种修改和调整对于本领域的技术人员可以变得显而易见。不过，本发明教导的所有这些和类似修改仍将落在如所附权利要求界定的本发明精神和范围之内。实际上，还有包括前述其他实施例任意一个或多个的组合的实施例。

Claims (27)

1.一种方法，包括：
从发送方装置按照第一偏振、第二偏振和第三偏振随机无线地发射光子，其中，所述发送方装置的偏振系统的参考系独立于接收方装置的偏振系统的对应参考系，所述接收方装置适于检测与六种偏振相关联的事件，
从所述接收方装置接收与三种偏振基础相关联的所检测事件的信息而不交换偏振信息，
处理所接收的信息和所存储的信息以确定所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件，以及
比较接收的信息和存储的信息以确定用于原始密钥的比特和用于错误校正的比特。
2.一种方法，包括：
在接收方装置处，无线地从发送方装置接收经由光信道在第一偏振、第二偏振和第三偏振上发射的光子，其中，所述发送方装置的偏振系统的参考系独立于所述接收方装置的偏振系统的对应参考系，
随机选择用于测量所接收光子的偏振基础，用于检测六种偏振上的事件，
向所述发送方装置发送与三种偏振基础相关联的被检测事件的信息而不交换偏振信息，
从所述发送方装置接收所述发送方装置和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件的信息，以及
比较接收的信息和存储的信息以确定用于原始密钥的比特和用于错误校正的比特。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：基于所述发送方装置和所述接收方装置使用所述第一偏振和/或第二偏振的第一事件确定原始密钥。
4.根据权利要求3所述的方法，包括使用第二事件用于参数估计。
5.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括：
针对事件确定所述发送方装置和所述接收方装置使用不同的基础，以及
响应于确定至少一个具有不同基础的事件，传送发送方基础的信息和比特值。
6.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括：在判定为至少一个事件使用相同基础时，发送用于错误校正的比特值。
7.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括在每种偏振发射每个脉冲单个光子。
8.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括发射具有不同数量光子的脉冲，其中每个脉冲的平均光子数小于一个。
9.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，其中所述偏振提供于邦加球上并包括主要偏振、与所述主要偏振相反的偏振以及垂直于所述主要偏振的偏振。
10.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，其中所述发送方装置进一步发射第四偏振或第四和第五偏振。
11.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括：为所述事件使用同步的定时。
12.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括：基于所述偏振之间的分布控制密钥分发率。
13.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括：对于光子发射，周期性激活一段固定时段。
14.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，包括：
将所述接收方装置检测到的时间同步的事件记录与所述发送方装置保持的事件记录相关，以及
在所述发送方和接收方装置使用相同基础时，筛选所述信息以基于比特获得原始密钥。
15.一种设备，包括至少一个处理器以及存储了计算机程序代码的至少一个存储器，其中，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成与所述至少一个处理器一起促使所述设备实施以下操作：
使得随机利用第一偏振、第二偏振和第三偏振无线地发射光子，以便发送光子，其中，所述设备的偏振系统的参考系独立于接收方装置的偏振系统的对应参考系，所述接收方装置适于检测与六种偏振相关联的事件，
处理在不交换偏振信息的情况下从所述接收方装置接收的与三种偏振基础相关联的所检测事件的信息和所述设备中存储的信息，以确定所述设备和所述接收方装置使用相同偏振基础的事件，其中所述设备是发送方装置，以及
基于所述发送方装置和所述接收方装置使用的基础的信息比较，确定用于原始密钥的比特和用于错误校正的比特。
16.一种设备，包括至少一个处理器以及存储了计算机程序代码的至少一个存储器，其中，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置成与所述至少一个处理器一起促使所述设备实施以下操作：
随机选择用于测量从发送方装置无线地接收的在第一偏振、第二偏振和第三偏振上发射的光子的基础，其中，所述发送方装置的偏振系统的参考系独立于所述设备的偏振系统的对应参考系，
检测与六种偏振相关联的事件，
使得发送与三种偏振基础相关联的所检测事件的信息而不交换偏振信息，
接收所述发送方装置和所述设备使用相同偏振基础的事件的信息，其中所述设备是接收方装置，以及
基于所述发送方装置和所述接收方装置使用的基础的信息比较，确定用于原始密钥的比特和用于错误校正的比特。
17.根据权利要求15或16所述的设备，配置成基于所述发送方装置和所述接收方装置使用所述第一偏振和/或第二偏振的事件确定原始密钥。
18.根据权利要求17所述的设备，配置成在参数估计时使用第二事件的信息。
19.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，配置成针对事件确定所述发送方装置和所述接收方装置使用不同的基础，以及
响应于确定至少一个具有不同基础的事件，使得传送发送方基础的信息和比特值。
20.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，配置成在判定为至少一个事件使用相同基础时，使得传送用于错误校正中的比特值。
21.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，配置成为所述事件使用同步的定时。
22.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，包括量子随机数发生器，用于为所述基础选择提供随机性。
23.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，配置成基于所述偏振之间的分布控制密钥分发率。
24.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，配置成周期性地激活光子发射周期。
25.根据权利要求15-16中的任一项所述的设备，配置成：
将所述接收方装置检测到的时间同步的事件记录与所述发送方装置保持的事件记录相关，并在所述发送方和接收方装置使用相同基础时，筛选所述信息以基于比特获得原始密钥。
26.一种移动装置，包括根据权利要求15或从属于权利要求15的任何一项权利要求所述的设备。
27.一种基站，包括根据权利要求16或从属于权利要求16的任何一项权利要求的设备。
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