CN114143860A - 量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端、计算机可读存储介质及计算机程序产品，该方法为：对初始消息进行预处理得到中间消息；根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端。本申请提供的量子直接通信方法，能够在保证消息传输安全性的前提下，仅需要将消息在量子信道中传输一次即可完成通信，增加了消息的传输距离。
Description
技术领域
本申请涉及量子通信技术领域，特别是涉及一种量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端、计算机可读存储介质及计算机程序产品。
背景技术
量子直接通信是通过量子信道直接传输信息的一种量子通信方法，其是一种具有高可靠性与安全性的保密通信方式。在信道具有损耗与噪声的情况下，它采用将信息进行预编码、传输再解码的方式保证信息传输的可靠性与安全性。以往的量子直接通信方法在进行通信之间需要对信道的安全性进行验证，在验证信道安全后才开始进行信息的传输，所以量子态需要在信道中传输两次，那么，会导致通信损耗增大，通信距离受限。
发明内容
本申请提供了一种量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端、计算机可读存储介质及计算机程序产品，能够在保证量子通信安全性的前提下，增加通信距离，提升了量子直接通信的性能。
本申请第一方面提供了一种量子直接通信方法，所述方法包括：
对初始消息进行预处理得到中间消息，所述中间消息包括多对信息码；
根据标记基矢选择策略对所述中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到所述中间消息的基矢标记信息；所述标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对所述中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
对所述中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
根据所述中间消息的基矢标记信息和所述待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将所述多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，所述初始量子态是所述消息发送端中的光源产生的原始量子态，所述发射量子态携带所述目标待发送消息的一个信息码以及所述信息码的基矢标记信息。
本申请第二方面提供了一种量子直接通信方法，所述方法包括：
通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与所述信息码的基矢标记信息；
根据测量基矢选择策略对所述多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将所述目标消息划分为第一消息和第二消息，所述测量基矢选择策略为选择不同的基矢对所述每一对发射量子态的进行测量；所述第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息相同，所述第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息不同；
在所述第一消息满足预定的解码条件时，从所述消息发送端获取解码信息对所述第一消息进行解码得到所述目标消息。
本申请第三方面提供了一种量子直接通信装置，所述装置包括：
处理模块，用于对初始消息进行预处理得到中间消息，所述中间消息包括多对信息码；
标记模块，用于根据标记基矢选择策略对所述中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到所述中间消息的基矢标记信息；所述标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对所述中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
计算模块，用于对所述中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
发送模块，用于根据所述中间消息的基矢标记信息和所述待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将所述多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，所述初始量子态是所述消息发送端中的光源产生的原始量子态，所述发射量子态携带所述目标待发送消息的一个信息码以及所述信息码的基矢标记信息。
本申请第四方面提供了一种量子直接通信装置，所述装置包括：
接收模块，用于通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与所述信息码的基矢标记信息；
测量模块，用于根据测量基矢选择策略对所述多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将所述目标消息划分为第一消息和第二消息，所述测量基矢选择策略为选择不同的基矢对所述每一对发射量子态的进行测量；所述第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息相同，所述第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息不同；
解码模块，用于在所述第一消息满足预定的解码条件时，从所述消息发送端获取解码信息对所述第一消息进行解码得到所述目标消息。
本申请第五方面提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项的方法的步骤：
本申请第六方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的方法的步骤。
本申请第七方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的方法的步骤。
本申请提供了一种量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端、计算机可读存储介质及计算机程序产品，该方法为：对初始消息进行预处理得到中间消息，中间消息包括多对信息码；根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记；对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。本申请提供的量子直接通信方法，消息发送端在与消息接收端进行通信之前，通过对初始消息进行预处理得到的待发送消息是被稀释过的，消息更加的均匀，并且能够纠正待发送消息在传输过程中的损耗与错误，同时，待发送消息与第一随机数进行异或运算之后，打破了待发送消息中信息码的排列规则，达到屏蔽各个信息码之间的关联的效果，能够提高目标待发送消息传输的安全性。再者，该待发送消息通过量子信道从消息发送端传输至消息接收端，由于量子直接通信具有高可靠性与安全性的特性，所以本申请提供的量子直接通信方法能够在保证消息传输安全性的前提下，仅需要将消息在量子信道中传输一次即可完成通信，增加了消息的传输距离。
附图说明
图1为一个实施例中方法的应用环境图；
图2为一个实施例中方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中方法的流程示意图；
图5为另一个实施例中方法的流程示意图；
图6为一个实施例中装置的结构框图；
图7为另一个实施例中装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图
图9为另一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的量子直接通信方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，消息发送端102通过量子信道与消息接收端104进行通信。当消息发送端102需要通过量子信道向消息接收端104发送消息时，首先需要对初始消息进行预处理得到中间消息，该预处理例如可以是与一串随机数进行哈希逆运算、添加纠错码、复制信息码等处理。然后对预处理后的初始消息进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息，再将中间消息与预设的第一随机数进行异或运算得到、待发送消息，根据中间消息的基矢标记信息和、待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端104。通过对初始消息进行预处理得到的待发送消息是被稀释过的，消息更加的均匀，能够减小待发送消息在传输过程中的损耗，同时，待发送消息与第一随机数进行异或运算之后，打破了待发送消息中信息码的排列规则，达到屏蔽各个信息码之间的关联的效果，能够提高目标待发送消息传输的安全性。再者，该待发送消息通过量子信道从消息发送端传输至消息接收端，由于量子通信具有高可靠性与安全性的特性，所以本申请提供的量子直接通信方法能够在保证消息传输安全性的前提下，仅需要将消息在量子信道中传输一次即可完成通信，增加了消息的传输距离。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种量子直接通信方法，以该方法应用于图1中的消息发送端为例进行说明，该方法包括以下步骤：
步骤S202，对初始消息进行预处理得到中间消息，中间消息包括多对信息码。
其中，预处理是指消息发送端在将消息发送至消息接收端之前对消息进行预先进行的处理。该处理可以是对初始消息进行加密处理；也可以是通过一串随机数与初始待发送消息进行或运算、与运算、非运算、哈希运算、杂凑运算、哈希逆运算等；还可以是对初始消息进行添加冗余的处理，还可以是对初始待发送消息中的每一个信息码进行复制处理等，本申请对此不加以限定。中间消息是对初始待发送消息进行预处理之后得到的消息。
示例性的，用户需要向消息接收端发送一串消息序列为01010101111的消息，然后对该消息进行与随机数进行哈希逆运算，添加纠错码的预处理后得到01010101111的消息序列。再将处理后的消息序列进行复制得到多对信息码(0011001100110011111111)，将多对信息码按照一对信息码相邻排列的规则进行重新排列，最后再通过MD5加密算法对该消息序列进行加密，得到中间消息。通过对初始消息进行预处理后得到的待发送消息在传输过程中的安全性强，同时，能够降低待发送消息在量子信道中传输时的损耗率。
步骤S204，根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记。
其中，对初始消息进行预处理之后得到中间消息，由于消息通过量子态的形式在量子信道中传输时，消息的信息码以及基矢标记决定量子态的形式，所以消息发送端需要对中间消息进行基矢标记，用于后续根据中间消息的基矢标记信息制备所需的量子态进行消息的传输。标记基矢选择策略是指消息发送端按照选择相同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记，或者，选择不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记。中间消息的基矢标记信息是指中间消息中每一个信息码的基矢标记。标记基矢选择策略要么是每一对信息码选择相同的基矢进行标记，要么是选择不同的基矢进行标记，本申请对此不加以限定。
示例性的，中间消息例如为0011001100110011111111，根据选择相同的基矢对每一对信息码进行基矢标记的标记基矢选择策略在横竖偏振基矢、斜偏振基矢两种基矢中对中间消息进行标记，得到的中间消息的基矢标记信息例如为：横横斜斜横横斜斜横横斜斜横横斜斜横横斜斜横横，其中，横横斜斜横横斜斜横横斜斜横横斜斜横横斜斜横横就是中间消息的基矢标记信息。通过对中间消息进行基矢标记，用于确定后续将目标待发送消息通过量子态进行传输时制备量子态的方式。
步骤S206，对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息。
其中，对中间消息进行及时标记之后，由于中间消息是经过预编码处理后得到的，经过预编码处理的信息码具有容易被破解的结构，为了提高消息在量子信道中的传输安全性，所以将中间消息与预设的第一随机数进行异或运算，能够打乱中间消息中的原信息码的排列顺序，破坏中间消息的原始结构，从而屏蔽掉中间消息中每一个信息码之间的关联，达到防止信息窃取的目的，使得待发送消息在量子信道中的传输更加的安全。
示例性的，可以是将101010101010111与中间消息0011001100110011111111进行异或运算得到消息序列为1100110011000011111111的待发送消息。待发送消息与中间消息的排列顺序不同，待发送消息不具有和中间消息相同的结构，信息码之间的关联性不强，其在量子信道中传输时的安全性更高。
步骤S208，根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。
其中，通过上述方法处理初始消息后得到待发送消息，该待发送消息就是消息发送端需要传输至消息接收端的消息。由于该待发送消息需要通过量子信道进行传输，所以待发送消息需要以量子态的形式进行传输。那么，下面就要制备携带待发送消息的量子态，以便将待发送消息通过量子信道传输至消息接收端，制备的方法是根据待发送消息的每一个信息码以及与每一个信息码对应的基矢标记对初始量子态进行调制，得到发射量子态，消息发送端可以是将发射量子态通过量子信道传输至消息接收端，以实现与消息接收端的通信。
初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，该原始量子态上不携带信息码以及与信息码对应的基矢标记，那么，将原始量子态传输至消息接收端是没有意义的，消息接收端不能获得消息发送端需要发送的消息。所以需要根据消息发送端得到的待发送消息以及与待发送消息中每一个信息码对应的基矢标记对初始量子态进行调制，以使初始量子态上携带待发送消息的信息码以及与信息码对应的基矢标记。该调制可以是在消息发送端的调制器中完成，调制的实质是将待发送消息的每一个信息码以及与每一个信息码对应的基矢标记加载到每一个初始量子态上，经过调制器调制后得到多个发射量子态，每一个发射量子态上携带待发送消息的一个信息码以及与该信息码对应的基矢标记，然后将多个发射量子态通过目标量子信道传输至消息接收端，消息接收端对多个发射量子态进行解析后，便可以得到目标消息。在这里需要说明的是：中间消息的基矢标记针对中间消息每一个信息码所处的位置，基矢标记与信息码的位置一一对应的，与信息码本身没有关联，所以待发送消息的基矢标记信息与中间消息的基矢标记信息相同。
本申请提供了一种量子直接通信方法，该方法为：对初始消息进行预处理得到中间消息，中间消息包括多对信息码；根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记；对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。本申请提供的量子直接通信方法，消息发送端在与消息接收端进行通信之前，通过对初始消息进行预处理得到的待发送消息是被稀释过的，消息更加的均匀，能够减小待发送消息在传输过程中的损耗，同时，待发送消息与第一随机数进行异或运算之后，打破了待发送消息中信息码的排列规则，达到屏蔽各个信息码之间的关联的效果，能够提高目标待发送消息传输的安全性。再者，该待发送消息通过量子信道从消息发送端传输至消息接收端，由于量子通信具有高可靠性与安全性的特性，所以本申请提供的量子直接通信方法能够在保证消息传输安全性的前提下，仅需要将消息在量子信道中传输一次即可完成通信，增加了消息的传输距离。
在一个实施例中，如图3所示，本实施例是对初始消息进行预处理的一种可选的方法实施例，该方法实施例的步骤包括：
步骤S302，将预设的第二随机数与初始消息进行哈希逆运算得到第一消息。
其中，用户可以是将需要发送的初始消息输入至消息发送端，由消息发送端对初始消息进行预处理；还可以是消息发送端生成的初始消息，然后由消息发送端继续对该初始消息进行预处理。对此本申请不加以限定。预设的第二随机数可以是消息发送端中的随机数生成器随机生成的一串随机序列，也可以是用户预设的一串随机序列。哈希逆运算用于调节将初始消息的序列长度，将初始消息进行稀释以及均匀化，提高消息传输的安全性。
步骤S304，为第一消息添加预设的纠错码得到第二消息。
其中，基于上述对初始消息进行哈希逆运算后得到第一消息，对第一消息可以是再进行纠错处理，也即为第一消息添加预设的纠错码，以提高消息传输过程中的抗损性，降低消息在传输过程中的损耗率。
步骤S306，对第二消息中的信息码进行复制得到第三消息。
其中，基于上述对第一消息进行抗损处理后得到第二消息，再将第二消息中的每一个信息码复制一遍得到第三消息，第二消息的信息码与第三消息的信息码相同，对第二消息进行复制的目的是为了进一步降低消息在信道中传输过程中的损耗，提高消息接收端接收到正确消息的概率。
步骤S308，按照预设的排列方式对第二消息中的信息码以及第三消息中的信息码进行排列得到中间消息。
其中，基于上述对第二消息进行复制后得到第三消息，然后可以是通过用户预设的排列方式，也可以是根据消息发送端随机生成的排列方式对第二消息和第三消息进行排序得到中间消息，因为第三消息是对第二消息进行复制后得到的，所以中间消息中包括多对信息码。预设的排列方式可以是将每一对信息码相邻排列，不同的信息码按照原有的排列顺序排列；还可以是将第三消息的信息码打乱后随机插入到第二消息的信息码中等；预设的排列方式还可以有其他的方式，本申请对此不加以限定。
示例性的，将预设的第二随机数与初始待发送消息进行哈希逆运算后得到第一消息为01011100110，然后为第一消息添加纠错码后得到第二消息为01011100110001100，将第二消息复制之后得到第三消息0101110011000110001011100110001100，按照每一对信息码相邻排列，不同的信息码按照原有的排列顺序排列的排列方式对第二消息和第三消息进行排序得到中间消息为0011001111110000111100000011110000。
本申请提供的量子直接通信方法，通过对初始消息进行哈希逆运算、添加纠错码、复制的预处理后，使得后续得到的待发送消息得到稀释，更加的均匀，同时，为待发送消息中添加了冗余以及经过复制处理后，能够提高待发送消息在量子信道中传输的安全性以及增强待发送消息的抗损性。
在一个实施例中，本实施例是对初始消息进行处理的一种可选的实施例，该实施例包括如下步骤：
通过预存的共享密钥对初始消息进行加密处理。
其中，预存的共享密钥可以是由量子密钥分发方案提供，也可由其它可靠方式提供，本申请对此不加以限定。加密方式可以为对称异或加密。
本申请提供的量子直接通信方法，通过共享密钥对初始消息进行加密处理后得到的待发送消息能够更进一步的保障了待发送消息在量子信道中传输的安全性。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种量子直接通信方法，以该方法应用于图1中的消息接收端为例进行说明，该方法包括以下步骤：
步骤S402，通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与信息码的基矢标记信息。
其中，本申请提供的量子直接通信方法的通信双方为消息发送端和消息接收端，消息发送端将待发送消息调制为量子态的形式通过量子信道发送给消息接收端，所以消息接收端接收到的是多个量子态，每一个量子态上携带目标消息的一个信息码以及与该信息码对应的基矢标记。例如，消息接收端收到消息发送端发送的6个发射量子态，第一发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为横；第二发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为横；第三发射量子态携带的信息码为1，基矢标记为横；第四发射量子态携带的信息码为1，基矢标记为横；第五发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为斜；第六发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为斜。
步骤S404，根据测量基矢选择策略对多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将目标消息划分为第一消息和第二消息，测量基矢选择策略为选择不同的基矢对每一对发射量子态的进行测量；第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息相同，第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息不同。
其中，对多个发射量子态进行测量的目的是为了测量发射量子态上携带的信息码的基矢标记。测量可以是通过消息接收端中设置的光子探测器完成。光子探测器上有两个指示灯，当光子探测器探测多个发射量子态中的一个发射量子态时第一指示灯亮表示消息接收端与消息发送端选择的基矢相同，且该发射量子态携带的信息码为0；当光子探测器探测多个发射量子态中的一个发射量子态时第二指示灯亮表示消息接收端与消息发送端选择的基矢相同，且该发射量子态携带的信息码为1；当光子探测器探测多个发射量子态中的一个发射量子态时第一指示灯与第二指示灯亮均不亮表示消息接收端与消息发送端选择的基矢不同相同，在即使选择不同时忽略发射量子态携带的信息码。光子探测器探测完多个发射量子态后，针对每一个发射量子态可以由的结果包括0、1以及无触发，将结果为0和1的目标消息划分为第一消息，将结果为无触发的划分为第二消息。需要说明的是，不论消息发送端针对每一对信息码选择相同或者而不同的基矢进行标记，为了保证测量的意义，消息接收端针对每一对信息码选择不同的基矢进行测量，这样可以保证在测量时，针对每一对信息码，都会有一个信息码的结果不是无触发，这样消息接收端才能在后续对信息码进行解析得到目标消息。例如：第一发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为横；第二发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为横；第三发射量子态携带的信息码为1，基矢标记为横；第四发射量子态携带的信息码为1，基矢标记为横；第五发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为斜；第六发射量子态携带的信息码为0，基矢标记为斜。那么消息接收端的测量基矢选择策略可以为：横斜横斜横斜，或者，斜横斜横斜横。通过该测量基矢选择策略对6个发射量子态进行测量得到的结果为：0、1、0，都划分为第一消息。需要说明的是，出现第二消息的原因可以是在传输过程中信息码损耗，该发射量子态上不存在信息码以及基矢标记信息，对应的光子探测器探测的结果是无触发。
步骤S406，在第一消息满足预定的解码条件时，从消息发送端获取解码信息对第一消息进行解码得到目标消息。
其中，根据上述测量将目标消息进行了划分，由于第二消息的测量结果为无触发，消息发送端不会公布第二消息的一切信息给消息接收端，所以消息接收端无法解析出第二消息，所以后续只对第一消息进行处理。处理的过程是按照消息发送端处理消息的流程进行反向操作，以对第一消息进行解码操作得到目标消息。在此需要说明的是，在对第一消息进行解码前需要判断第一消息是否满足预定的解码条件，若第一消息满足解码条件的情况下，则对第一消息进行解码操作；若第一消息不满足解码条件的情况下，则对第一消息不进行解码操作，表示通信失败。预定的解码条件可以是根据第一消息计算得到的误码率在预设的误码率阈值以及根据第一消息计算得到的损耗率在预设的损耗率阈值。
本申请提供的量子直接通信方法，消息接收端在接收到消息发送端发送的多个发射量子态后，通过预设的测量基矢选择策略对多个发射量子态进行测量，并根据测量结果对目标消息进行分类，用于为后续计算本次通信的误码率以及损耗率提供数据支持，同时，可以实现对目标消息进行初始的筛选，剔除在传输过程中损耗掉的信息码，简化了后续的解码过程。
在一个实施例中，如图5所示，本实施例是确定第一消息是都满足预定的解码条件的一种可选的方法实施例，该方法实施例的步骤如下：
步骤S502，将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定第一消息的误码率，多个第一信息码是从第一消息中选取的，多个第二信息码是从消息发送端获取的，多个第二信息码在多个发射量子态中的位置与多个第一信息码相对于在多个发射量子态中的位置相同。
其中，在消息接收端得到第一消息后，需要根据第一消息计算误码率以及损耗率。由于在实际的消息传输过程中，消息中信息码的数量庞大，所以我们可以是选取一部分信息码来计算误码率和损耗率，以降低消息接收端的计算量，提高目标消息的解码效率。计算误码率和损耗率需要将第一消息与消息接收端发送的待发送消息进行比对，所以需要从消息发送端选取部分第二信息码，与第一消息中的部分第一信息码进行比对后，方可得到误码率。多个第一信息码与多个第二信息码的位置相对应，也即，由于消息发送端是按照顺序进行多个发射量子态发送的，消息接收端也是按照顺序接收发射量子态的，目标消息中每一个信息码的位置与多个发射量子态的位置，那么第一消息中每一个信息码的位置也与目标消息中信息码的位置对应，在进行比对时，需要将相同位置的信息码进行比对，这样的比对才有意义。所以多个第一信息码的位置与多个第二信息码的位置相对应。可以理解为多个第一信息码通过多个发射量子态确定的位置与多个第二信息码通过多个发射量子态确定的位置相同。例如：多个第一信息码为01010101，多个第二信息码为11011101，将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，比对结果为：第一位置和第五位置上的信息码出现了误差，那么误码率等于2÷8×100％＝25％。
步骤S504，根据第一消息中信息码的数量以及多个发射量子态的数量确定第一消息的损耗率。
其中，根据上述步骤计算得到了第一消息的误码率，然后消息接收端可以是通过接收到的多个发射量子态的数量减去第一消息中信息码的数量后，再除以多个发射量子态的数量，得到损耗率，例如第一消息包括10个信息码，消息接收端接收到15个发射量子态，那么损耗率等于(15-10)÷15×100％＝33.3％。
步骤S506，若第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值，则确定第一消息满足预定的解码条件。
其中，预设的误码率阈值例如为3％，预设的损耗率阈值例如为99％，那么，上述计算得到的误码率大于预设阈值，损耗率小于预设阈值，则确定第一消息不满足预定的解码条件。需要说明的是，预设的误码率阈值以及预设的损耗率阈值可以是根据传输信道的质量、用户设置、消息发送端设置、消息接收端设置等来确定，本申请对此不加以限定。
本申请提供了一种量子直接通信方法，该方法根据第一消息、从消息发送端获得的第二信息码以及消息接收端接收到的发射量子态确定第一消息的误码率以及损耗率，根据第一消息的误码率以及损耗率确定第一消息是否满足预定的解码条件，计算误码率和损耗率的方法简单，不需要复杂的计算过程，数据的获取简单，能够快速的计算清楚第一消息的误码率和损耗率，为消息接收端判断第一消息是否满足预定的解码条件提供可靠的数据支持。同时，根据第一消息的误码率和损耗率能够确定消息在量子信道中传输的安全性，若该量子信道的安全性低，那么消息接收端接收到的消息可能存在较大的误差，那么对其进行解码对于消息接收端来说不具备参考价值，所以，能够避免消息接收端对不具备参考价值的消息进行解码操作的过程，造成资源的浪费。
在一个实施例中，在消息接收端确定第一消息满足预定的解码条件过后，可以是根据解码信息对该第一消息进行解码操作，解码的过程如下：
将第一消息与第一随机数进行异或计算得到第三消息；
根据纠错码对第三消息进行去冗余处理，得到第四消息；
对第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息；
通过预存的共享密钥对加密目标消息进行解密处理得到目标消息。
其中，上述解码的过程中所需的解码信息(第一随机数、纠错码、共享密钥)可以都是消息发送端公布给消息接收端的，消息接收端根据消息发送端提供的解码信息，按照上述描述的消息发送端处理待发送消息的过程进行反向操作，即可完成对目标消息的解码操作，最终得到目标消息，再次，对解码的具体过程不做赘述。
可选的，由于消息接收端在对目标消息进行分类时会得到第二消息，由于第二消息通常为在传输过程中损耗的消息，所以通过消息接收端的光子探测器得到的测量结果为无触发，那么第二消息对于消息接收端来说不具备消息的参考价值，所以消息发送端也不会向消息接收端公布对应位置的信息码，所以消息接收端在获得第二消息后，可以是对第二消息进行丢弃处理，避免第二消息占据消息接收端的存储空间。
应该理解的是，虽然图2-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-5中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种量子直接通信装置600，包括：处理模块602、标记模块604、计算模块606和发送模块608，其中：
处理模块602，用于对初始消息进行预处理得到中间消息，中间消息包括多对信息码；
标记模块604，用于根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
计算模块606，用于对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
发送模块608，用于根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。
在一个实施例中，上述处理模块602，具体用于将预设的第二随机数与初始消息进行哈希逆运算得到第一消息；为第一消息添加预设的纠错码得到第二消息；对第二消息中的信息码进行复制得到第三消息；按照预设的排列方式对第二消息中的信息码以及第三消息中的信息码进行排列得到中间消息。
在一个实施例中，上述装置还包括：加密模块，
加密模块，用于通过预存的共享密钥对初始消息进行加密处理。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种量子直接通信装置700，包括：接收模块702、测量模块704和解码模块706，其中：
接收模块702，用于通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与信息码的基矢标记信息；
测量模块704，用于根据测量基矢选择策略对多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将目标消息划分为第一消息和第二消息，测量基矢选择策略为选择不同的基矢对每一对发射量子态的进行测量；第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息相同，第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息不同；
解码模块706，用于在第一消息满足预定的解码条件时，从消息发送端获取解码信息对第一消息进行解码得到目标消息。
在一个实施例中，上述装置还包括：比对确定模块，用于将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定第一消息的误码率，多个第一信息码是从第一消息中选取的，多个第二信息码是从消息发送端获取的，多个第二信息码在多个发射量子态中的位置与多个第一信息码相对于在多个发射量子态中的位置相同；根据第一消息中信息码的数量以及多个发射量子态的数量确定第一消息的损耗率；在第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值的情况下，确定第一消息满足预定的解码条件。
在一个实施例中，上述解码模块706，具体用于将第一消息与第一随机数进行异或计算得到第三消息。
在一个实施例中，上述解码模块706，具体用于根据纠错码对第三消息进行去冗余处理，得到第四消息。
在一个实施例中，上述解码模块706，具体用于对第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息。
在一个实施例中，上述解码模块706，具体用于通过预存的共享密钥对加密目标消息进行解密处理得到目标消息。
关于量子通信装置的具体限定可以参见上文中对于量子直接通信方法的限定，在此不再赘述。上述量子通信装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种消息发送端，该消息发送端可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该消息发送端包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该消息发送端的处理器用于提供计算和控制能力。该消息发送端的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该消息发送端的数据库用于存储用于进行量子通信的信息码数据。该消息发送端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种量子直接通信方法。
在一个实施例中，提供了一种消息接收端，该消息接收端可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该消息接收端包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该消息接收端的处理器用于提供计算和控制能力。该消息接收端的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该消息接收端的数据库用于存储用于进行量子通信的信息码数据。该消息接收端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种量子直接通信方法。
本领域技术人员可以理解，图8-9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种消息发送端，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
对初始消息进行预处理得到中间消息，中间消息包括多对信息码；
根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
将预设的第二随机数与初始消息进行哈希逆运算得到第一消息；为第一消息添加预设的纠错码得到第二消息；对第二消息中的信息码进行复制得到第三消息；按照预设的排列方式对第二消息中的信息码以及第三消息中的信息码进行排列得到中间消息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
通过预存的共享密钥对初始消息进行加密处理。
在一个实施例中，提供了一种消息接收端，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与信息码的基矢标记信息；
根据测量基矢选择策略对多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将目标消息划分为第一消息和第二消息，测量基矢选择策略为选择不同的基矢对每一对发射量子态的进行测量；第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息相同，第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息不同；
在第一消息满足预定的解码条件时，从消息发送端获取解码信息对第一消息进行解码得到目标消息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定第一消息的误码率，多个第一信息码是从第一消息中选取的，多个第二信息码是从消息发送端获取的，多个第二信息码在多个发射量子态中的位置与多个第一信息码相对于在多个发射量子态中的位置相同；根据第一消息中信息码的数量以及多个发射量子态的数量确定第一消息的损耗率；在第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值的情况下，确定第一消息满足预定的解码条件。
在一个实施例中，解码信息包括第一随机数，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将第一消息与第一随机数进行异或计算得到第三消息。
在一个实施例中，解码信息还包括纠错码，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据纠错码对第三消息进行去冗余处理，得到第四消息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：通过预存的共享密钥对加密目标消息进行解密处理得到目标消息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：丢弃第二消息。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将预设的第二随机数与初始消息进行哈希逆运算得到第一消息；为第一消息添加预设的纠错码得到第二消息；对第二消息中的信息码进行复制得到第三消息；按照预设的排列方式对第二消息中的信息码以及第三消息中的信息码进行排列得到中间消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：通过预存的共享密钥对初始消息进行加密处理。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与信息码的基矢标记信息；
根据测量基矢选择策略对多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将目标消息划分为第一消息和第二消息，测量基矢选择策略为选择不同的基矢对每一对发射量子态的进行测量；第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息相同，第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息不同；
在第一消息满足预定的解码条件时，从消息发送端获取解码信息对第一消息进行解码得到目标消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定第一消息的误码率，多个第一信息码是从第一消息中选取的，多个第二信息码是从消息发送端获取的，多个第二信息码在多个发射量子态中的位置与多个第一信息码相对于在多个发射量子态中的位置相同；根据第一消息中信息码的数量以及多个发射量子态的数量确定第一消息的损耗率；在第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值的情况下，确定第一消息满足预定的解码条件。
在一个实施例中，解码信息包括第一随机数，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将第一消息与第一随机数进行异或计算得到第三消息。
在一个实施例中，解码信息还包括纠错码，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据纠错码对第三消息进行去冗余处理，得到第四消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：通过预存的共享密钥对加密目标消息进行解密处理得到目标消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：丢弃第二消息。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，初始量子态是消息发送端中的光源产生的原始量子态，发射量子态携带目标待发送消息的一个信息码以及信息码的基矢标记信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将预设的第二随机数与初始消息进行哈希逆运算得到第一消息；为第一消息添加预设的纠错码得到第二消息；对第二消息中的信息码进行复制得到第三消息；按照预设的排列方式对第二消息中的信息码以及第三消息中的信息码进行排列得到中间消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：通过预存的共享密钥对初始消息进行加密处理。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与信息码的基矢标记信息；
根据测量基矢选择策略对多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将目标消息划分为第一消息和第二消息，测量基矢选择策略为选择不同的基矢对每一对发射量子态的进行测量；第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息相同，第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与消息接收端选择的测量基矢信息不同；
在第一消息满足预定的解码条件时，从消息发送端获取解码信息对第一消息进行解码得到目标消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定第一消息的误码率，多个第一信息码是从第一消息中选取的，多个第二信息码是从消息发送端获取的，多个第二信息码在多个发射量子态中的位置与多个第一信息码相对于在多个发射量子态中的位置相同；根据第一消息中信息码的数量以及多个发射量子态的数量确定第一消息的损耗率；在第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值的情况下，确定第一消息满足预定的解码条件。
在一个实施例中，解码信息包括第一随机数，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将第一消息与第一随机数进行异或计算得到第三消息。
在一个实施例中，解码信息还包括纠错码，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据纠错码对第三消息进行去冗余处理，得到第四消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：通过预存的共享密钥对加密目标消息进行解密处理得到目标消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：丢弃第二消息。
本领域普通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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (16)
1.一种量子直接通信方法，其特征在于，所述方法执行在消息发送端，所述方法包括：
对初始消息进行预处理得到中间消息，所述中间消息包括多对信息码；
根据标记基矢选择策略对所述中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到所述中间消息的基矢标记信息；所述标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对所述中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
对所述中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
根据所述中间消息的基矢标记信息和所述待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将所述多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，所述初始量子态是所述消息发送端中的光源产生的原始量子态，所述发射量子态携带所述待发送消息的一个信息码以及所述信息码的基矢标记信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对初始消息进行预处理得到中间消息，包括：
将预设的第二随机数与所述初始消息进行哈希逆运算得到所述第一消息；
为所述第一消息添加预设的纠错码得到第二消息；
对所述第二消息中的信息码进行复制得到第三消息；
按照预设的排列方式对所述第二消息中的信息码以及所述第三消息中的信息码进行排列得到所述中间消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对初始消息进行预处理得到中间消息之前，所述方法包括：
通过预存的共享密钥对所述初始消息进行加密处理。
4.一种量子直接通信方法，其特征在于，所述方法执行在消息接收端，所述方法包括：
通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与所述信息码的基矢标记信息；
根据测量基矢选择策略对所述多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将所述目标消息划分为第一消息和第二消息，所述测量基矢选择策略为选择不同的基矢对所述每一对发射量子态的进行测量；所述第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息相同，所述第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息不同；
在所述第一消息满足预定的解码条件时，从所述消息发送端获取解码信息对所述第一消息进行解码得到所述目标消息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定所述第一消息的误码率，所述多个第一信息码是从所述第一消息中选取的，所述多个第二信息码是从所述消息发送端获取的，所述多个第二信息码在所述多个发射量子态中的位置与所述多个第一信息码相对于在所述多个发射量子态中的位置相同；
根据所述第一消息中信息码的数量以及所述多个发射量子态的数量确定所述第一消息的损耗率；
若所述第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值，则确定所述第一消息满足预定的解码条件。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解码信息包括第一随机数，所述方法包括：
将所述第一消息与所述第一随机数进行异或计算得到第三消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述解码信息还包括纠错码，所述方法包括：
根据所述纠错码对所述第三消息进行去冗余处理，得到第四消息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过预存的共享密钥对所述加密目标消息进行解密处理得到所述目标消息。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：丢弃所述第二消息。
11.一种量子直接通信装置，其特征在于，所述装置包括：
处理模块，用于对初始消息进行预处理得到中间消息，所述中间消息包括多对信息码；
标记模块，用于根据标记基矢选择策略对所述中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到所述中间消息的基矢标记信息；所述标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对所述中间消息中每一对信息码进行基矢标记；
计算模块，用于对所述中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；
发送模块，用于根据所述中间消息的基矢标记信息和所述待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将所述多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，所述初始量子态是所述消息发送端中的光源产生的原始量子态，所述发射量子态携带所述目标待发送消息的一个信息码以及所述信息码的基矢标记信息。
12.一种量子直接通信装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与所述信息码的基矢标记信息；
测量模块，用于根据测量基矢选择策略对所述多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将所述目标消息划分为第一消息和第二消息，所述测量基矢选择策略为选择不同的基矢对所述每一对发射量子态的进行测量；所述第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息相同，所述第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息不同；
解码模块，用于在所述第一消息满足预定的解码条件时，从所述消息发送端获取解码信息对所述第一消息进行解码得到所述目标消息。
13.一种消息发送端，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。
14.一种消息接收端，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4至10中任一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤。
16.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤。
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2021
- 2021-11-10 CN CN202111327057.9A patent/CN114143860B/zh active Active
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