CN108880809B - 基于连续变量量子密钥分发的区块链数据加密系统及其实现方法 - Google Patents

基于连续变量量子密钥分发的区块链数据加密系统及其实现方法 Download PDF

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CN108880809B CN201811010089.4A CN201811010089A CN108880809B CN 108880809 B CN108880809 B CN 108880809B CN 201811010089 A CN201811010089 A CN 201811010089A CN 108880809 B CN108880809 B CN 108880809B
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Abstract

本发明公开了一种基于连续变量量子密钥分发的区块链加密系统及其实现方法，属于区块链技术领域。中心服务器接收第一节点、第二节点和第三节点的光信号数据，并将处理后的数据再分别发送至第二节点和第三节点；节点中的高斯调制模块A、B、C和第一、二数据处理模块将数据处理后，经过密钥协商和私密放大，第一节点、第二节点和第三节点获得一个相同的密钥，三个节点使用这个密钥对数据加密。本发明将连续变量量子密钥分发技术应用到区块链加密当中，通信的多方通过监听接收数据并估计信道噪声来判断窃听者的存在，从而确定接收到的密钥是否安全，保证系统的安全性；并支持多方同时建立密钥，可广泛应用在区块链系统的用户认证、数据加密等模块。

Description

基于连续变量量子密钥分发的区块链数据加密系统及其实现 方法
技术领域
本发明属于区块链技术领域，特别是涉及一种基于连续变量量子密钥分发的区块链加密系统及其实现方法。
背景技术
区块链技术的应用和开发，数字加密技术是关键。一旦加密方法遭到破解，区块链数据的安全性将受到挑战，区块链的不可篡改性也将不复存在。目前主要使用的是经典的对称加密和非对称加密算法，随着量子计算机不断研究，这种传统的加密方式将面临重大威胁，寻求一种绝对安全的加密方式是区块链技术的发展中亟待解决的问题。
量子密钥分发是一种可以建立在不可信量子信道上的加密通信协议，通信双方共享的安全密钥是由量子力学的不可克隆和测不准原理得到保证的。在实际的量子密钥分发系统中，如果由第三方的窃听者加入，必定会增加系统的额外噪声，通信双方通过对信道的估计和监测可以及时发现窃听者的存在。目前，量子密钥分发主要由离散变量和连续变量两种实现方案。相较于离散变量量子密钥分发技术，连续变量方案不需要制备单光子也不需要单光子探测器，因此更适合在应用中使用和推广。使用连续变量量子密钥分发技术来加密区块链信息可以保证区块链系统的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于连续变量量子密钥分发的区块链加密系统及其实现方法，结合连续变量量子密钥分发技术，区块链技术，实现安全的区块链加密认证系统。
本发明所采用的技术方案是：提供一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，由中心服务器、第一节点、第二节点和第三节点构成；
所述中心服务器用于接收和测量量子信息，并将测量的结果分别发送给第二节点和第三节点，具体包括：
第一分束器，用于将第一节点发送的信号光和第二节点发送的信号光进行干涉；干涉后的一束信号光被第一探测器探测，测量基为光场正交分量X，测量结果为XD；另一束信号光传输至第二分束器，与第三节点发送的信号光进行干涉；
第二分束器，用于将第一分束器干涉后的信号光与第三节点发送的信号光进行干涉；干涉后的一束信号光被第二探测器探测，测量基为光场正交分量X，测量结果为XE，另一束信号光被第三探测器探测，测量基为P，测量结果为PF；
第一探测器，用于探测第一分束器输出的光信号，测量基为光场正交分量X，测量结果为XD，并将测量结果XD分别发送至第二节点的第一数据处理模块和第三节点中的第二数据处理模块；
第二探测器，用于探测第二分束器输出的光信号，测量基为光场正交分量X，测量结果为XE，并将测量结果XE发送至第三节点中的第二数据处理模块；
第三探测器，用于探测第二分束器干涉后的光信号，测量基为光场正交分量P，测量结果为PF，并将测量结果PF发送至第三节点中的第二数据处理模块；
所述第一节点包括：
第一可调谐脉冲激光器，用于产生脉冲相干激光，脉冲频率为10MHz；
高斯调制模块A，用于对第一可调谐脉冲激光器产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XA(PA)；
所述第二节点包括：
第二可调谐脉冲激光器，用于产生脉冲相干激光；
高斯调制模块B，用于对第二可调谐脉冲激光器产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XB(PB)；
第一数据处理模块，用于处理第一探测器发送的探测结果XD和高斯调制模块B保留的调制数据XB(PB)，将XB重新计算得到
Figure BDA0001784864190000021
PB不进行操作；再将处理后的结果经过密钥协商和私密放大；
所述第三节点包括：
第三可调谐脉冲激光器，用于产生脉冲相干激光；
高斯调制模块C，用于对第三可调谐脉冲激光器产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XC(PC)；
第二数据处理模块，用于处理第一探测器发送的探测结果XD、第二探测器发送的探测结果XE和第三探测器发送的探测结果PF，同时处理高斯调制模块C保留的调制数据XC(PC)，将XC调制成
Figure BDA0001784864190000022
得到XA＝XB＇＝＇XC；另外将PC调制成
Figure BDA0001784864190000023
使得PA+PB+P′C＝0；最后将处理后的结果经过密钥协商和私密放大；
进一步地，所述第一可调谐脉冲激光器、第二可调谐脉冲激光器和第三可调谐脉冲激光器均输出波长为1550nm的脉冲相干激光，脉冲频率均为10MHz。
进一步地，所述第一分束器的分光比为1：1；所述第二分束器的分光比为1：2。
进一步地，所述电光强度调制器的最高带宽为12.5Gb/s，消光比大于20dB，并支持c段和L段的光波长范围的调制。
进一步地，所述电光相位调制器采用的最高带宽为10GHz，消光比大于20dB，损耗小于2.5dB。
进一步地，所述衰减器的衰减范围为2.5db到30dB，将光信号衰减至每个脉冲108个光子。
进一步地，所述第一探测器、第二探测器和第三探测器的共模抑制比均大于20dB，带宽最高均为350MHz。
进一步地，所述高斯调制模块A、高斯调制模块B和高斯调制模块C均由电光强度调制器、电光相位调制器和衰减器构成；所述电光强度调制器用于将光场振幅大小调制成瑞利分布；所述电光相位调制器，用于将光场相位大小调制成均匀分布；所述衰减器用于将信号光的能量衰减至每个脉冲108个光子。
基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统的实现方法，包括以下步骤：
步骤1)：第一节点中的第一可调谐脉冲激光器、第二节点中的第二可调谐脉冲激光器和第三节点中的第三可调谐脉冲激光器同时产生脉冲相干激光；高斯调制模块A、高斯调制模块B和高斯调制模块C同时对脉冲相干激光进行高斯调制，使得信号光场的正交分量X和正交分量P均服从高斯分布，并分别保留调制数据XA(PA)、XB(PB)和XC(PC)，用于后面的密钥协商过程；
步骤2)：中心服务器将第一节点和第二节点发送的信号光在1：1的第一分束器中进行干涉，第一探测器测量干涉后的一部分信号光，测量基为X，测量结果为XD；另一部分信号光与第三节点发送的信号光在1：2的第二分束器中进行干涉，干涉后分别被第二探测器和第三探测器接收测量，测量基分别为X和P，测量结果分别为XE和PF；所述第一探测器将测量结果XD发送至第二节点和第三节点，第二探测器和第三探测器分别将测量结果XE、PF均发送至第三节点；
步骤3)：第二节点中，第一数据处理模块接收到中心服务器中第一探测器发送的测量结果XD，并将原本的调制数据XB(PB)重新计算为
Figure BDA0001784864190000031
保留原始的正交分量PB；第三节点中，第二数据处理模块将原本的调制数据XC(PC)重新处理成
Figure BDA0001784864190000041
步骤4)：第一节点、第二节点和第三节点通过经典信道共享部分的测量结果(XA,PA)(X′B,PB)和(X′C,P′C)满足XA＝X′B＝X′C和PA+PB+P′C＝0，进行后续的密钥协商和私密放大过程，最终使第一节点、第二节点和第三节点获得一个相同的密钥，三个节点之间使用这个密钥对数据加密。
本发明的有益效果是：
1、将连续变量量子密钥分发技术应用到区块链加密当中，通信的多方通过监听接收数据并估计信道噪声来判断窃听者的存在，从而确定接收到的密钥是否安全，保证系统的安全性。
2、密钥的安全性是由量子力学的测不准原理和不可克隆定理保证的，相较于经典的加密方法更加安全可靠。而且，本发明支持多方同时建立密钥，可以广泛的应用在区块链系统的用户认证、数据加密等模块。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例框架图。
图2是本发明的系统结构图。
图3是本发明高斯调制模块内部构成图。
图4是本发明实施例的安全密钥率随着距离变化曲线示意图。
如图，1-中心服务器，2-第一节点，3-第二节点，4-第三节点，5-第一探测器，6-第二探测器，7-第三探测器，8-第一分束器，9-第二分数器，10-高斯调制模块A，11-高斯调制模块B，12-高斯调制模块C，13-第一可调谐脉冲激光器，14-第二可调谐脉冲激光器，15-第三可调谐脉冲激光器，16-第一数据处理模块，17-第二数据处理模块，18-电光强度调制器，19-电光相位调制器，20-衰减器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。
(一)本发明的系统及实现方法
一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，如图1、图2和图3所示，由中心服务器1、第一节点2、第二节点3和第三节点4构成；
中心服务器1，用于接收和测量量子信息，并将测量的结果分别发送给第二节点3和第三节点4，具体包括：
第一分束器8，用于将第一节点2发送的信号光和第二节点3发送的信号光进行干涉；干涉后的一束信号光被第一探测器5探测，测量基为光场正交分量X，测量结果为XD；另一束信号光传输至第二分束器9，与第三节点4发送的信号光进行干涉；
第二分束器9，用于将第一分束器8干涉后的信号光与第三节点4发送的信号光进行干涉；干涉后的一束信号光被第二探测器6探测，测量基为光场正交分量X，测量结果为XE，另一束信号光被第三探测器7探测，测量基为P，测量结果为PE；
第一探测器5，用于探测第一分束器8输出的光信号，测量基为光场正交分量X，测量结果为XD，并将测量结果XD分别发送至第二节点3的第一数据处理模块16和第三节点4中的第二数据处理模块17；
第二探测器6，用于探测第二分束器9输出的光信号，测量基为光场正交分量X，测量结果为XE，并将测量结果XE发送至第三节点4中的第二数据处理模块17；
第三探测器7，用于探测第二分束器9干涉后的光信号，测量基为光场正交分量P，测量结果为PF，并将测量结果PF发送至第三节点4中的第二数据处理模块17；
第一节点2包括：
第一可调谐脉冲激光器13，用于产生脉冲相干激光，脉冲频率为10MHz；
高斯调制模块A10，用于对第一可调谐脉冲激光器13产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XA(PA)；
第二节点3包括：
第二可调谐脉冲激光器14，用于产生脉冲相干激光，脉冲频率为10MHz；
高斯调制模块B11，用于对第二可调谐脉冲激光器14产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XB(PB)；
第一数据处理模块16，用于处理第一探测器5发送的探测结果XD和高斯调制模块B11保留的调制数据XB(PB)，具体操作是将XB重新计算得到
Figure BDA0001784864190000061
PB不进行操作；再将处理后的结果经过密钥协商和私密放大；
第三节点4包括：
第三可调谐脉冲激光器15，用于产生脉冲相干激光，脉冲频率为10MHz；
高斯调制模块C12，用于对第三可调谐脉冲激光器15产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XC(PC)；
第二数据处理模块17，用于处理第一探测器5发送的探测结果XD、第二探测器6发送的探测结果XE和第三探测器7发送的探测结果PF，同时处理高斯调制模块C12保留的调制数据XC(PC)，具体操作是将XC调制成
Figure BDA0001784864190000062
结合第一分束器8和第二分束器9的透过率以及第一节点2、第二节点3和第三节点4的协方差矩阵，通过矩阵运算的BS操作得到XD、XE和三个节点调制的XA、XB、XC之间的关系，再通过公式
Figure BDA0001784864190000063
和
Figure BDA0001784864190000064
得到XA＝XB＇＝＇XC；另外将PC调制成
Figure BDA0001784864190000065
使得PA+PB+P′C＝0；最后将处理后的结果经过密钥协商和私密放大；
所述高斯调制模块A10、高斯调制模块B11和高斯调制模块C12均由电光强度调制器18、电光相位调制器19和衰减器20构成；
电光强度调制器18，用于将光场振幅大小调制成瑞利分布；
电光相位调制器19，用于将光场相位大小调制成均匀分布；
衰减器20，用于将信号光的能量光信号衰减至每个脉冲108个光子。
第一可调谐脉冲激光器13、第二可调谐脉冲激光器14和第三可调谐脉冲激光器15均输出波长为1550nm的脉冲相干激光，脉冲频率均为10MHz。
第一分束器8的分光比为1：1；第二分束器9的分光比为1：2。
电光强度调制器18的最高带宽为12.5Gb/s，消光比大于20dB，并支持c段和L段的光波长范围的调制。
电光相位调制器19的最高带宽为10GHz，消光比大于20dB，损耗小于2.5dB。
衰减器20的衰减范围为2.5db到30dB，将光信号衰减至每个脉冲108个光子。
第一探测器5、第二探测器6和第三探测器7的共模抑制比均大于20dB，带宽最高均为350MHz。
基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统的实现方法，包括以下步骤：
步骤1)：第一节点2中的第一可调谐脉冲激光器13、第二节点3中的第二可调谐脉冲激光器14和第三节点4中的第三可调谐脉冲激光器15同时产生脉冲相干激光；高斯调制模块A10、高斯调制模块B11和高斯调制模块C12同时对脉冲相干激光进行高斯调制，使得信号光场的正交分量X和正交分量P均服从高斯分布，并分别保留调制数据XA(PA)、XB(PB)和XC(PC)，用于后面的密钥协商过程；
步骤2)：中心服务器1将第一节点2和第二节点3发送的信号光在1：1的第一分束器8中进行干涉，第一探测器5测量干涉后的一部分信号光，测量基为X，测量结果为XD；另一部分信号光与第三节点4发送的信号光在1：2的第二分束器9中进行干涉，干涉后分别被第二探测器6和第三探测器7接收测量，测量基分别为X和P，测量结果分别为XE和PF；第一探测器5将测量结果XD发送至第二节点3和第三节点4，第二探测器6和第三探测器7分别将测量结果XE、PF均发送至第三节点4；
步骤3)：第二节点3中，第一数据处理模块16接收到中心服务器1中第一探测器5发送的测量结果XD，并将原本的调制数据XBPB重新计算为
Figure BDA0001784864190000071
保留原始的正交分量PB；第三节点4中，第二数据处理模块17将原本的调制数据XC(PC)重新处理成
Figure BDA0001784864190000072
步骤4)：第一节点2、第二节点3和第三节点4通过经典信道共享部分的测量结果(XA,PA)(X′B,PB)和(X′C,P′C)，这三个结果分别是第一节点2、第二节点3和第三节点4的结果,需要满足XA＝XB＇＝＇XC和PA+PB+P′C＝0的关系，第一节点2、第二节点3和第三节点4才能进行密钥协商得到相同的密钥；第一数据处理模块16和第二数据处理模块17的作用即是让原本的调制数据XA(PB)、XB(PB)、XC(PC)，得到满足公式XA＝XB＇＝＇XC和PA+PB+P′C＝0的(XA,PA)(X′B,PB)和(X′C,P′C)，并进行后续的密钥协商和私密放大过程，最终使第一节点2、第二节点3和第三节点4获得一个相同的密钥，三个节点之间使用这个密钥对数据加密。
(二)型号选择
第一可调谐脉冲激光器13、第二可调谐脉冲激光器14和第三可调谐脉冲激光器15均采用Agilent N7714A可调谐激光器，输出波长为1550nm的脉冲相干激光。
第一分束器8和第二分束器9均采用Thorlabs BSN系列，第一分束器8分光比为1：1，第二分束器9分光比为1：2。
高斯调制模块A10、高斯调制模块B11和高斯调制模块C12中，电光强度调制器18采用AVANEX Powerbit F10，最高带宽可达12.5Gb/s，消光比大于20dB，支持c段和L段的光波长范围的调制；电光相位调制器19采用MPZ-LN-10，最高带宽可达10GHz，消光比大于20dB，损耗小于2.5dB；衰减器20采用Thorlabs V1550A，衰减范围为2.5db到30dB，通过调节输入功率可将光信号衰减至每个脉冲约为108个光子。
第一探测器5、第二探测器6和第三探测器7，均采用Thorlabs PDA1550A平衡放大光电探测器，共模抑制比均大于20dB，带宽最高均为350MHz，完全满足对脉冲频率为10MHz的光信号进行探测。
(三)效果验证
衡量量子密钥分发的一个关键参数是密钥率，如图4所示为本发明在光纤环境中，系统密钥率随着距离变化而变化的示意图，在光纤中，光信号的衰减系数为0.2dB。从图4中可以看出，当探测器效率达到ηd＝0.93时，系统的安全距离可以达到250公里以上，可以应用在在城域网络中，通过中转中心可以达到更远的距离。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，由中心服务器(1)、第一节点(2)、第二节点(3)和第三节点(4)构成；
所述中心服务器(1)用于接收和测量量子信息，并将测量的结果分别发送给第二节点(3)和第三节点(4)，具体包括：
第一分束器(8)，用于将第一节点(2)发送的信号光和第二节点(3)发送的信号光进行干涉；干涉后的一束信号光被第一探测器(5)探测，测量基为光场正交分量X，测量结果为XD；另一束信号光传输至第二分束器(9)，与第三节点(4)发送的信号光进行干涉；
第二分束器(9)，用于将第一分束器(8)干涉后的信号光与第三节点(4)发送的信号光进行干涉；干涉后的一束信号光被第二探测器(6)探测，测量基为光场正交分量X，测量结果为XE，另一束信号光被第三探测器(7)探测，测量基为P，测量结果为PF；
第一探测器(5)，用于探测第一分束器(8)输出的光信号，测量基为光场正交分量X，测量结果为XD，并将测量结果XD分别发送至第二节点(3)的第一数据处理模块(16)和第三节点(4)中的第二数据处理模块(17)；
第二探测器(6)，用于探测第二分束器(9)输出的光信号，测量基为光场正交分量X，测量结果为XE，并将测量结果XE发送至第三节点(4)中的第二数据处理模块(17)；
第三探测器(7)，用于探测第二分束器(9)干涉后的光信号，测量基为光场正交分量P，测量结果为PF，并将测量结果PF发送至第三节点(4)中的第二数据处理模块(17)；
所述第一节点(2)包括：
第一可调谐脉冲激光器(13)，用于产生脉冲相干激光；
高斯调制模块A(10)，用于对第一可调谐脉冲激光器(13)产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XA(PA)；
所述第二节点(3)包括：
第二可调谐脉冲激光器(14)，用于产生脉冲相干激光；
高斯调制模块B(11)，用于对第二可调谐脉冲激光器(14)产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XB(PB)；
第一数据处理模块(16)，用于处理第一探测器(5)发送的探测结果XD和高斯调制模块B(11)保留的调制数据XB(PB)，将XB重新计算得到
Figure FDA0002681898310000011
PB不进行操作；再将处理后的结果经过密钥协商和私密放大；
所述第三节点(4)包括：
第三可调谐脉冲激光器(15)，用于产生脉冲相干激光；
高斯调制模块C(12)，用于对第三可调谐脉冲激光器(15)产生的光信号调制成高斯分布，并保留调制数据XC(PC)；
第二数据处理模块(17)，用于处理第一探测器(5)发送的探测结果XD、第二探测器(6)发送的探测结果XE和第三探测器(7)发送的探测结果PF，同时处理高斯调制模块C(12)保留的调制数据XC(PC)，将XC调制成
Figure FDA0002681898310000021
得到XA＝XB＇＝X＇C；另外将PC调制成
Figure FDA0002681898310000022
使得PA+PB+P′C＝0；最后将处理后的结果经过密钥协商和私密放大；
高斯调制模块A(10)、高斯调制模块B(11)和高斯调制模块C(12)均由电光强度调制器(18)、电光相位调制器(19)和衰减器(20)构成；电光强度调制器(18)用于将光场振幅大小调制成瑞利分布；电光相位调制器(19)用于将光场相位大小调制成均匀分布；衰减器(20)用于将信号光的能量衰减至每个脉冲108个光子。
2.根据权利要求1所述的一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，所述第一可调谐脉冲激光器(13)、第二可调谐脉冲激光器(14)和第三可调谐脉冲激光器(15)均输出波长为1550nm的脉冲相干激光，脉冲频率均为10MHz。
3.根据权利要求1所述的一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，所述第一分束器(8)的分光比为1：1；所述第二分束器(9)的分光比为1：2。
4.根据权利要求1所述的一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，所述电光强度调制器(18)的最高带宽为12.5Gb/s，消光比大于20dB，并支持c段和L段的光波长范围的调制。
5.根据权利要求1所述的一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，所述电光相位调制器(19)采用的最高带宽为10GHz，消光比大于20dB，损耗小于2.5dB。
6.根据权利要求1所述的一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，所述衰减器(20)的衰减范围为2.5db到30dB，将光信号衰减至每个脉冲108个光子。
7.根据权利要求1所述的一种基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统，其特征在于，所述第一探测器(5)、第二探测器(6)和第三探测器(7)的共模抑制比均大于20dB，带宽最高均为350MHz。
8.如权利要求1所述的基于连续变量量子密钥分发区块链数据加密系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：第一节点(2)中的第一可调谐脉冲激光器(13)、第二节点(3)中的第二可调谐脉冲激光器(14)和第三节点(4)中的第三可调谐脉冲激光器(15)同时产生脉冲相干激光；高斯调制模块A(10)、高斯调制模块B(11)和高斯调制模块C(12)同时对脉冲相干激光进行高斯调制，使得信号光场的正交分量X和正交分量P均服从高斯分布，并分别保留调制数据XA(PA)、XB(PB)和XC(PC)，用于后面的密钥协商过程；
步骤2)：中心服务器(1)将第一节点(2)和第二节点(3)发送的信号光在1：1的第一分束器(8)中进行干涉，第一探测器(5)测量干涉后的一部分信号光，测量基为X，测量结果为XD；另一部分信号光与第三节点(4)发送的信号光在1：2的第二分束器(9)中进行干涉，干涉后分别被第二探测器(6)和第三探测器(7)接收测量，测量基分别为X和P，测量结果分别为XE和PF；所述第一探测器(5)将测量结果XD发送至第二节点(3)和第三节点(4)，第二探测器(6)和第三探测器(7)分别将测量结果XE、PF均发送至第三节点(4)；
步骤3)：第二节点(3)中，第一数据处理模块(16)接收到中心服务器(1)中第一探测器(5)发送的测量结果XD，并将原本的调制数据XB(PB)重新计算为
Figure FDA0002681898310000031
保留原始的正交分量PB；第三节点(4)中，第二数据处理模块(17)将原本的调制数据XC(PC)重新处理成
Figure FDA0002681898310000032
步骤4)：第一节点(2)、第二节点(3)和第三节点(4)通过经典信道共享部分的测量结果(XA,PA)(X′B,PB)和(X′C,P′C)满足XA＝X′B＝X′C和PA+PB+P′C＝0，进行后续的密钥协商和私密放大过程，最终使第一节点(2)、第二节点(3)和第三节点(4)获得一个相同的密钥，三个节点之间使用这个密钥对数据加密。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109889260B (zh) * 2019-04-15 2020-12-22 上海循态信息科技有限公司 Cvqkd系统中调制噪声抑制的方法、系统及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106656344A (zh) * 2017-01-16 2017-05-10 浙江神州量子网络科技有限公司 一种mdi‑qkd系统及mdi‑qkd方法
CN106789030A (zh) * 2017-01-13 2017-05-31 华南师范大学 一种本地主动相位补偿系统与方法
CN107612686A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 中南大学 基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统及其实现方法
CN107947929A (zh) * 2017-12-28 2018-04-20 中南大学 基于k‑近邻处理的连续变量量子密钥分发系统及实现方法
CN108200028A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 飞天诚信科技股份有限公司 一种区块链安全获取服务器可信数据的方法及系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070076878A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Nortel Networks Limited Any-point-to-any-point ("AP2AP") quantum key distribution protocol for optical ring network
JP6115387B2 (ja) * 2013-07-31 2017-04-19 沖電気工業株式会社 量子鍵配送用受信器及び単一光子検出器の使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106789030A (zh) * 2017-01-13 2017-05-31 华南师范大学 一种本地主动相位补偿系统与方法
CN106656344A (zh) * 2017-01-16 2017-05-10 浙江神州量子网络科技有限公司 一种mdi‑qkd系统及mdi‑qkd方法
CN107612686A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 中南大学 基于外差检测的一维调制连续变量量子密钥分发系统及其实现方法
CN108200028A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 飞天诚信科技股份有限公司 一种区块链安全获取服务器可信数据的方法及系统
CN107947929A (zh) * 2017-12-28 2018-04-20 中南大学 基于k‑近邻处理的连续变量量子密钥分发系统及实现方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A novel Differential Phase Shift Quantum Key Distribution scheme for secure communication;Upendra Singh Chahar;《IEEE》;20150227;全文 *
高速连续变量量子密钥分发系统同步技术研究;刘友明;《光学学报》;20150110(第1期);全文 *

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