CN108737089B - 量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置 - Google Patents
量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108737089B CN108737089B CN201810368534.8A CN201810368534A CN108737089B CN 108737089 B CN108737089 B CN 108737089B CN 201810368534 A CN201810368534 A CN 201810368534A CN 108737089 B CN108737089 B CN 108737089B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quantum
- single photon
- signal state
- communication system
- optical pulses
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006854 communication Effects 0.000 title claims abstract description 100
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 194
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 49
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims description 31
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 30
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
- H04L9/0852—Quantum cryptography
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/70—Photonic quantum communication
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置，其中所述系统包括：单光子探测装置，用于获取所述接收端在密钥传输阶段接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；光脉冲数获取装置，用于获取在所述密钥传输阶段所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；计算装置，用于根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平。通过本发明，量子通信系统的发送端无法通过修改信号态光脉冲的数量值使得最终检测结果为其预期值，从而提高量子通信系统的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及量子通信技术领域，具体涉及量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置。
背景技术
量子通信中有三项核心技术，分别是单光子源技术、量子编码和传输技术、单光子检测技术。大量研究已经证明使用单光子源的量子通信是绝对安全的，并且具有很高的效率。基于安全性方面考虑，为了保证在通信过程中不会被光子数分束攻击，理想的单光子源应该严格满足每个脉冲中仅含有一个光子。现阶段大多数实验只能采用经过强衰减的相干态光源得到单光子源。在弱相干态光中，空脉冲、单光子脉冲和多光子脉冲的概率服从泊松分布，分别为：P(n＝0)＝e-μ，P(n＝1)＝μ·e-μ，P(n≥2)＝1-μ·e-μ-e-μ，n为光子数，μ为光脉冲中平均光子数。其中，由于空脉冲对生成密钥没有贡献，一般会计入系统总损耗之中；单光子脉冲可以视为理想的单光子源；多光子脉冲虽然也可以生成密钥，但是遭受Eve的光子分束攻击(PNS)。由此可以看出，当平均光子数增加时，空脉冲比例降低，使得系统通信效率有所提高，但同时多光子脉冲所占比例提高，使得系统安全性降低；若为降低多光子脉冲所占比例、提高系统安全性而过度降低光脉冲平均光子数，则会同时提高空脉冲所占比例，使得系统通信效率太低，在最终成码率上无法获得有效增益。由此可见，发送端的单光子水平(即光脉冲接近单光子脉冲的水平)是衡量量子通信系统安全性及通信效率的重要指标。
现阶段单光子脉冲的制备较为困难，其制备成本远远超过经典信号的制备成本。相应地，量子通信系统的检测成本也远远高于经典通信系统的检测成本，尤其是量子密钥分配系统(英文全称：Quantum Key Distribution，英文缩写：QKD)。量子密钥分配系统可以通过单光子脉冲实现密钥传输，以保证密钥传输的安全性。现有对于QKD系统的检测方法主要是先采用分散的检测工具，对系统中的单个设备或装置进行分别检测(例如，单光子探测器的探测效率、量子通信信道从发送端到接收端的衰减量等)；在组成量子密钥分配系统之后，还需要对各个设备或装置进行系统性的检测，即在系统运行状态下采用仪器对“发送端”的量子光强进行测量。
发明内容
本发明实施例提供了一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统，设置在所述量子通信系统的接收端，所述系统包括：单光子探测装置，用于获取所述接收端在密钥传输阶段接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；光脉冲数获取装置，用于获取在所述密钥传输阶段所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；计算装置，用于根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述单光子探测装置包括：单光子探测器，用于获取所述接收端所接收的光脉冲中的单光子的个数，并输出单光子探测计数序列；筛选装置，用于从所述探测计数序列中筛选出信号态光脉冲中的单光子个数。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述筛选装置包括：信号类型识别模块，用于识别出所接收的光脉冲中的同步光脉冲，并识别量子信号光脉冲的类型，输出同步光脉冲序列、量子信号类型序列；其中，所述密钥传输阶段传输的光脉冲包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，所述量子信号光脉冲包括信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，所述信号态光脉冲用于实际传输密钥，所述诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，所述同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲；调整模块，用于调整所述单光子探测计数序列、所述量子信号类型序列分别与所述同步光脉冲序列对应；筛选模块，用于根据所述同步光脉冲序列和所述量子信号类型序列分析所述单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种量子通信系统发送端的单光子水平检测方法，包括：在密钥传输阶段，获取在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；在所述密钥传输阶段，获取所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平。
结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述在密钥传输阶段，获取在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数的步骤，包括：获取接收端的单光子探测计数序列；获取同步光脉冲序列、量子信号类型序列；其中，所述密钥传输阶段传输的光脉冲包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，所述量子信号光脉冲的类型包括信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，所述信号态光脉冲用于实际传输密钥，所述诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，所述同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲；调整所述单光子探测计数序列、所述量子信号类型序列分别与所述同步光脉冲序列对应；根据所述同步光脉冲序列和所述量子信号类型序列分析所述单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
结合第二方面，在第二方面第二实施方式中，所述发送端所发射光脉冲的单光子水平α根据下列公式得到：
结合第二方面第二实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述预设系数λ根据下列公式得到：
结合第二方面，在第二方面第四实施方式中，所述在所述密钥传输阶段，获取所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数的步骤，包括：通过经典通信信道接收所述发送端发送的信号态光脉冲的个数；或者，在所述密钥传输阶段，识别出所述发送端发射信号态光脉冲时同步发射的同步光脉冲；对所述同步光脉冲进行计数。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种量子通信系统发送端的单光子水平检测装置，包括：第一获取单元，用于在密钥传输阶段，获取在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；第二获取单元，用于在所述密钥传输阶段，获取所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；计算单元，用于根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平。
结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，所述第一获取单元包括：第一获取子单元，用于获取接收端的单光子探测计数序列；第二获取子单元，用于获取同步光脉冲序列、量子信号类型序列；其中，所述密钥传输阶段传输的光脉冲包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，所述量子信号光脉冲的类型包括信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，所述信号态光脉冲用于实际传输密钥，所述诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，所述同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲；调整子单元，用于调整所述单光子探测计数序列、所述量子信号类型序列分别与所述同步光脉冲序列对应；筛选子单元，用于根据所述同步光脉冲序列和所述量子信号类型序列分析所述单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第二方面或者第二方面的任意一种实施方式中所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测方法。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了现有量子通信系统的总体结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统的结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例的另一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统的结构示意图；
图4示出了根据本发明实施例的又一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统的结构示意图；
图5示出了同步光脉冲序列、量子信号类型序列、探测计数序列的示意图；
图6示出了根据本发明实施例的一种量子通信系统发送端的单光子水平检测方法的流程图；
图7示出了根据本发明实施例的另一种量子通信系统发送端的单光子水平检测方法的流程图；
图8示出了根据本发明实施例的一种量子通信系统发送端的单光子水平检测装置的原理框图；
图9示出了根据本发明实施例的另一种量子通信系统发送端的单光子水平检测装置的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有量子通信系统的总体结构如图1所述，量子通信系统发送端Alice包括密钥协商模块、经典通信接口、发送方量子光学系统，接收端Bob包括：密钥协商模块、经典通信接口、接收方量子光学系统。发送端、接收端的经典通信接口通过经典信道连接，用于传输经典信号，例如电平信号、电磁波信号等，发送端、接收端的量子光纤系统通过量子信道连接，用于传输量子信号，如BB84信号态的单光子脉冲(用于实际传输密钥的信号)、Decoy诱骗态的光脉冲等(用于探测量子信道是否被窃听或攻击)在密钥传输阶段，发送端所发射的(也即量子信道中所传输的)光脉冲信号包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，量子信号光脉冲包括两种类型：信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，信号态光脉冲用于实际传输密钥，诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲。发送端每发送一个量子信号光脉冲，随后(或之前)会发送一个类型识别信号(例如类型识别光脉冲)，用于告知接收端该量子信号光脉冲的类型为信号态光脉冲还是诱骗态光脉冲。同步光脉冲与量子信号光脉冲的区别在于，同步光脉冲的光强较强、易于探测，用于确认发送端发送了一个量子信号光脉冲；而量子信号光脉冲的光强微弱、不易探测到。
发明人发现，现有技术在量子通信系统发送端检测发送端自身的单光子水平的方法中，发送端可任意修改检测过程中测得的数据值，使最终检测结果为其预期值，而接收端根本无法获知其所接收到的发送端单光子水平值是实际的检测值，还是经发送端修改得到的该预期值，从而成为量子通信系统的安全隐患。
在此基础上，发明人设计在量子通信系统的接收端检测发送端单光子水平。具体而言：在密钥传输阶段，在接收端探测信号态光脉冲中的单光子并计数；发送端统计自身在该密钥传输阶段内发射的信号态光脉冲的数量并发送至接收端，或者接收端根据发送端提供的量子信号光脉冲的类型识别信号(即用于表示发送的量子信号光脉冲是信号态光脉冲还是诱骗态光脉冲)统计信号态光脉冲的个数；最后，根据信号态光脉冲中的单光子的个数和信号态光脉冲的数量计算发送端的单光子水平。由于发送端每次发送信号态光脉冲时无法预先获知光脉冲中的单光子个数(参见背景技术，空脉冲、单光子脉冲、多光子脉冲出现的概率服从泊松分布)，从而发送端无法获知接收端所探测到的信号态光脉冲中的单光子的个数，即使信号态光脉冲的数量是由发送端统计并发送的，或者是根据发送端的发送的类型识别信号统计得到的，发送端也无法通过修改信号态光脉冲的数量值使得最终检测结果为其预期值，从而提高量子通信系统的安全性。
本发明实施例所提供的量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置可以用于任意一种量子通信系统(如QKD系统)中发送端的单光子水平检测，例如相位系统、偏振系统、连续变量系统等。相位QKD系统在运行时为克服“相位漂移”的问题，一般会采用主动补偿的方法来寻找正确的工作点，系统工作模式分为“相位扫描模式”和“密钥扫描模式”。在相位扫描模式中，在密钥传输模式下，EVOA设置在高衰减模式下，以使得离开发送端安全区的光脉冲中平均光子数保持为μ；在密钥传输模式下，传输诱骗态信号也会导致光强水平不一致。
实施例一
图2示出了根据本发明实施例的一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统的结构示意图，该系统设置在量子通信系统的接收端。如图2所示，该包括光子计数装置A、光脉冲数获取装置B和计算装置C。
单光子探测装置A用于获取接收端在密钥传输阶段接收的信号态光脉冲中的单光子的个数。光脉冲数获取装置B用于获取在密钥传输阶段发送端发射的信号态光脉冲的个数。计算装置C用于根据信号态光脉冲中的单光子的个数和信号态光脉冲的个数计算发送端所发射光脉冲的单光子水平。
上述量子通信系统发送端的单光子水平检测系统能够使得发送端无法通过修改信号态光脉冲的数量值使得最终检测结果为其预期值，从而提高量子通信系统的安全性。具体请参见上述分析。
实施例二
图3示出了根据本发明实施例的另一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统的结构示意图，该系统设置在量子通信系统的接收端。与实施例一的区别在于，单光子探测装置A包括单光子探测器A1和筛选装置A2。
单光子探测器A1用于获取接收端所接收的光脉冲中的单光子的个数，并输出单光子探测计数序列。探测序列由一系列计数值组成，每个计数值对应一个光脉冲中的单光子的个数。筛选装置A2用于从该探测计数序列中筛选出信号态光脉冲中的单光子个数。
发送端发射量子信号光脉冲时会发送一个类型识别信号(例如类型识别光脉冲)，筛选装置A2可以在接收到量子信号光脉冲后，立即根据类型识别信号所对应的时间t，查找单光子探测器A1在t时刻输出的计数值。然而当量子信号光脉冲的发射频率较高时，该筛选方式的处理速度则无法与之匹配。
为此，作为本实施例的一种可选实施方式，筛选装置A2可以先保存同步光脉冲序列、量子信号类型序列、单光子探测计数序列，后续再进行处理。如图4所示，筛选装置A2可以包括信号类型识别模块A21、调整模块A22和筛选模块A23。
信号类型识别模块A21用于识别出所接收的光脉冲中的同步光脉冲，并识别量子信号光脉冲的类型，输出同步光脉冲序列、量子信号类型序列。调整模块A22用于调整单光子探测计数序列、量子信号类型序列分别与同步光脉冲序列对应。
筛选模块A23用于根据同步光脉冲序列和量子信号类型序列分析单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
在密钥传输阶段，发送端每发射一个量子信号光脉冲都会同时发射一个同步光脉冲可用于信号同步，由此通过信号类型识别模块A21可以得到如图5所示的同步光脉冲序列(其中，1、2、3分别表示第1、2、3个同步光脉冲，依次类推)、量子信号类型序列(其中量子信号类型序列中的q表示信号态光脉冲，d表示诱骗态光脉冲)，另外通过单光子探测器A1可以得到图5中的探测计数序列(其中√表示有计数结果输出)。调整模块A23将图5所示的量子信号类型序列、探测计数序列分别与同步光脉冲序列对齐，则可以便捷地查找出信号态光脉冲对应的计数值。
实施例三
图6示出了根据本发明实施例的一种量子通信系统发送端的单光子水平检测方法的流程图，该方法在量子通信系统的接收端检测发送端的单光子水平，可以通过实施一或实施例二所述的系统来执行。如图6所示，该方法包括如下步骤：
S10：在密钥传输阶段，获取在量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数。
发送端发射量子信号光脉冲时会发送一个类型识别信号(例如类型识别光脉冲)，步骤S10可以在接收到量子信号光脉冲后，立即根据类型识别信号所对应的时间t，查找t时刻对应的计数值。然而当量子信号光脉冲的发射频率较高时，该筛选方式的处理速度则无法与之匹配。
为此，作为本实施例的一种可选实施方式，如图7所示，步骤S10包括如下步骤：
S11：获取接收端的单光子探测计数序列。
S12：获取同步光脉冲序列、量子信号类型序列。
S13：调整单光子探测计数序列、量子信号类型序列分别与同步光脉冲序列对应。
S14：根据同步光脉冲序列和量子信号类型序列分析单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
具体请参见实施例二。
S20：在该密钥传输阶段，获取量子通信系统的发送端发射的信号态光脉冲的个数。
步骤S20可以通过经典信道接收发送端发送的信号态光脉冲的个数。或者，也可以在密钥传输阶段，接收端根据发送端提供的量子信号光脉冲的类型识别信号统计信号态光脉冲的个数。
S30：根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和信号态光脉冲的个数计算发送端所发射光脉冲的单光子水平。
可选地，发送端所发射光脉冲的单光子水平α根据下列公式得到：
上述量子通信系统发送端的单光子水平检测方法能够使得发送端无法通过修改信号态光脉冲的数量值使得最终检测结果为其预期值，从而提高量子通信系统的安全性。具体请参见实施例一。
实施例四
图8示出了根据本发明实施例的一种量子通信系统发送端的单光子水平检测装置的原理框图，该装置用于在量子通信系统的接收端检测发送端的单光子水平，可以用于执行实施例三或者其任意一种可选实施方式所述的方法。如图8所示，该装置包括第一获取单元10、第二获取单元20和计算单元30。
第一获取单元10用于在密钥传输阶段，获取在量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数。
第二获取单元20用于在密钥传输阶段，获取量子通信系统的发送端发射的信号态光脉冲的个数。
计算单元30用于根据信号态光脉冲中的单光子的个数和信号态光脉冲的个数计算发送端所发射光脉冲的单光子水平。
上述量子通信系统发送端的单光子水平检测装置能够使得发送端无法通过修改信号态光脉冲的数量值使得最终检测结果为其预期值，从而提高量子通信系统的安全性。具体请参见实施例一。
可选地，如图9所示，第一获取单元10包括第一获取子单元11、第二获取子单元12、调整子单元13和筛选子单元14。
第一获取子单元11用于获取接收端的单光子探测计数序列。
第二获取子单元12用于获取同步光脉冲序列、量子信号类型序列。
调整子单元13用于调整单光子探测计数序列、量子信号类型序列分别与同步光脉冲序列对应。
筛选子单元14用于根据同步光脉冲序列和量子信号类型序列分析单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令(例如图8所示的第一获取单元10、第二获取单元20和计算单元30)，该计算机指令用于使计算机执行实施例三或者其任意一种可选实施方式所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测方法。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储计算机所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于计算机远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种量子通信系统发送端的单光子水平检测系统，其特征在于，设置在所述量子通信系统的接收端，所述系统包括：
单光子探测装置，用于获取所述接收端在密钥传输阶段接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；
光脉冲数获取装置，用于获取在所述密钥传输阶段所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；
计算装置，用于根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平；
所述发送端所发射光脉冲的单光子水平α根据下列公式得到：
其中，n为在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数，M为所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数，λ为预设系数；
所述预设系数λ根据下列公式得到：
其中，tAB为所述发送端至所述接收端的量子通信信道的衰减系数，ηD为所述接收端处对单光子的探测效率。
2.根据权利要求1所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测系统，其特征在于，所述单光子探测装置包括：
单光子探测器，用于获取所述接收端所接收的光脉冲中的单光子的个数，并输出单光子探测计数序列；
筛选装置，用于从所述探测计数序列中筛选出信号态光脉冲中的单光子个数。
3.根据权利要求2所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测系统，其特征在于，所述筛选装置包括：
信号类型识别模块，用于识别出所接收的光脉冲中的同步光脉冲，并识别量子信号光脉冲的类型，输出同步光脉冲序列、量子信号类型序列；其中，所述密钥传输阶段传输的光脉冲包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，所述量子信号光脉冲包括信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，所述信号态光脉冲用于实际传输密钥，所述诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，所述同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲；
调整模块，用于调整所述单光子探测计数序列、所述量子信号类型序列分别与所述同步光脉冲序列对应；
筛选模块，用于根据所述同步光脉冲序列和所述量子信号类型序列分析所述单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲对应的计数值。
4.一种量子通信系统发送端的单光子水平检测方法，其特征在于，包括：
在密钥传输阶段，获取在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；
在所述密钥传输阶段，获取所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；
根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平；
所述发送端所发射光脉冲的单光子水平α根据下列公式得到：
其中，n为在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数，M为所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数，λ为预设系数；
所述预设系数λ根据下列公式得到：
其中，tAB为所述发送端至所述接收端的量子通信信道的衰减系数，ηD为所述接收端处对单光子的探测效率。
5.根据权利要求4所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测方法，其特征在于，所述在密钥传输阶段，获取在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数的步骤，包括：
获取接收端的单光子探测计数序列；
获取同步光脉冲序列、量子信号类型序列；其中，所述密钥传输阶段传输的光脉冲包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，所述量子信号光脉冲的类型包括信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，所述信号态光脉冲用于实际传输密钥，所述诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，所述同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲；
调整所述单光子探测计数序列、所述量子信号类型序列分别与所述同步光脉冲序列对应；
根据所述同步光脉冲序列和所述量子信号类型序列分析所述单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
6.根据权利要求4所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测方法，其特征在于，所述在所述密钥传输阶段，获取所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数的步骤，包括：通过经典通信信道接收所述发送端发送的信号态光脉冲的个数；或者，
在所述密钥传输阶段，识别出所述发送端发射信号态光脉冲时同步发射的同步光脉冲；
对所述同步光脉冲进行计数。
7.一种量子通信系统发送端的单光子水平检测装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于在密钥传输阶段，获取在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数；
第二获取单元，用于在所述密钥传输阶段，获取所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数；
计算单元，用于根据所述信号态光脉冲中的单光子的个数和所述信号态光脉冲的个数计算所述发送端所发射光脉冲的单光子水平；
所述发送端所发射光脉冲的单光子水平α根据下列公式得到：
其中，n为在所述量子通信系统的接收端处接收的信号态光脉冲中的单光子的个数，M为所述量子通信系统的所述发送端发射的信号态光脉冲的个数，λ为预设系数；
所述预设系数λ根据下列公式得到：
其中，tAB为所述发送端至所述接收端的量子通信信道的衰减系数，ηD为所述接收端处对单光子的探测效率。
8.根据权利要求7所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：
第一获取子单元，用于获取接收端的单光子探测计数序列；
第二获取子单元，用于获取同步光脉冲序列、量子信号类型序列；其中，所述密钥传输阶段传输的光脉冲包括同步光脉冲、量子信号光脉冲，所述量子信号光脉冲的类型包括信号态光脉冲、诱骗态光脉冲，所述信号态光脉冲用于实际传输密钥，所述诱骗态光脉冲探测量子信道是否被窃听或攻击，所述同步光脉冲用于确认发送端发送了一次光脉冲；
调整子单元，用于调整所述单光子探测计数序列、所述量子信号类型序列分别与所述同步光脉冲序列对应；
筛选子单元，用于根据所述同步光脉冲序列和所述量子信号类型序列分析所述单光子探测计数序列中各个计数值对应的信号类型，并筛选出对应于信号态光脉冲中的单光子的个数。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求4至6任一项所述的量子通信系统发送端的单光子水平检测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810368534.8A CN108737089B (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810368534.8A CN108737089B (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108737089A CN108737089A (zh) | 2018-11-02 |
| CN108737089B true CN108737089B (zh) | 2021-02-09 |
Family
ID=63939734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810368534.8A Active CN108737089B (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108737089B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109274420B (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-05 | 西安电子科技大学 | 一种用于星地下行链路的纠缠光子对传输率估计方法 |
| CN111817792A (zh) * | 2019-04-10 | 2020-10-23 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种与电力保护业务适配的量子远程传态系统 |
| CN110376678B (zh) * | 2019-07-11 | 2020-12-11 | 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 | 基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法、装置及存储介质 |
| CN114665958B (zh) * | 2020-12-23 | 2024-05-28 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 一种测量qkd设备中信号态/诱骗态比例的装置 |
| CN115529079B (zh) * | 2021-06-25 | 2024-10-22 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 信号态和诱骗态平均光子数在线检测装置及方法 |
| CN113612602B (zh) * | 2021-07-13 | 2023-11-28 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 量子密钥安全评定方法、量子密钥安全评定装置及介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7529373B2 (en) * | 2004-03-19 | 2009-05-05 | Magiq Technologies, Inc. | Laser autocalibration for QKD systems |
| CN105490805B (zh) * | 2015-11-24 | 2018-09-28 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种基于扩展卡尔曼滤波降低qkd系统误码率的系统及方法 |
-
2018
- 2018-04-23 CN CN201810368534.8A patent/CN108737089B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108737089A (zh) | 2018-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108737089B (zh) | 量子通信系统发送端的单光子水平检测系统、方法及装置 | |
| WO2013037062A1 (en) | System and method for quantum key distribution | |
| KR102618953B1 (ko) | 양자 키 분배 방법 및 시스템 | |
| CN108667529B (zh) | 一种量子保密通信系统的安全评估方法及装置 | |
| WO2006025410A1 (ja) | 量子鍵配送プロトコル | |
| CN112039919B (zh) | 基于频数均衡的大气湍流光信道共享随机比特提取方法 | |
| CN111510207B (zh) | 量子密钥分发系统中源端光强波动测试方法 | |
| CN103888476A (zh) | 一种基于三粒子ghz纠缠态的量子安全直接通信协议 | |
| CN103546449A (zh) | 一种基于附件格式的邮件病毒检测方法和装置 | |
| CN108683461B (zh) | 一种基于单光子的测量设备无关量子通信系统 | |
| CN117879818B (zh) | 一种基于模式配对的量子密钥分发方法及设备 | |
| CN115062293A (zh) | 弱口令检测方法、装置及存储介质、电子设备和计算机程序产品 | |
| CN113452523B (zh) | 针对连续变量量子密钥分发过程的异常通信检测方法 | |
| EP2787702A1 (fr) | Procede de controle de congestion pour reseau d'acces a contention | |
| CN106789020B (zh) | 一种诱骗态量子密钥分发系统及方法 | |
| CN116319010B (zh) | 基于机器学习对qkd系统缺陷和黑客攻击的检测方法 | |
| CN116366245A (zh) | 一种量子密钥分发方法、装置和系统 | |
| AU2021236516B2 (en) | Method, apparatus, computer program and data carrier for determining a shared secret cryptographic key | |
| Christensen et al. | Analysis of coincidence-time loopholes in experimental Bell tests | |
| CN109039603A (zh) | 一种基于无消相干子空间的可容错半量子密钥分发方法 | |
| CN114978501A (zh) | 一种测量设备无关的量子随机数发生方法 | |
| CN108512729B (zh) | 基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法 | |
| CN117692068B (zh) | 一种量子密钥分发方法及设备 | |
| CN114124544B (zh) | 基于聚类算法的量子攻击检测方法及量子密钥分发方法 | |
| US20240232672A1 (en) | Utilizing weak measurements to reveal information content via an intercept and resend process on a quantum interconnect link |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 102209 18 Riverside Avenue, Changping District science and Technology City, Beijing Applicant after: Global energy Internet Institute, Inc. Applicant after: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 102209 18 Riverside Avenue, Changping District science and Technology City, Beijing Applicant before: Global energy Internet Institute, Inc. Applicant before: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd. Applicant before: State Grid Corporation of China |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190403 Address after: 102209 18 Riverside Avenue, Changping District science and Technology City, Beijing Applicant after: Global energy Internet Institute, Inc. Applicant after: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: Guo Wang Information Communication Branch Company of Liaoning Electric Power Co., Ltd. Address before: 102209 18 Riverside Avenue, Changping District science and Technology City, Beijing Applicant before: Global energy Internet Institute, Inc. Applicant before: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd. Applicant before: State Grid Corporation of China |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |