CN114285548A - 一种基于相位后选择的诱骗态mdi-qkd方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于相位后选择的诱骗态MDI‑QKD方法和系统,光源端调制多个强参考脉冲和信号脉冲。探测端测量参考脉冲对的相位差异,补偿信号脉冲对的公共相位差异,进行贝尔态测量,并公布测量结果。光源端保留有效响应的测量结果下的数据,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度和都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位,选择满足设定条件的信号脉冲对,估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,基于相位翻转误码率对筛选的比特串进行后处理,得到最终密钥。本发明通过相位后选择的方式,使得X基矢下观测误码率更接近于单光子态所产生的误码率,该观测误码率足够的真实,因此可以更加紧致的估计相位翻转误码率,从而得到更高的密钥率,且不影响协议的安全性。
Description
技术领域
本发明量子保密通信属于技术领域,具体涉及一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法和系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)系统可以防御任何探测端的侧信道攻击,且容易结合使用诱骗态方法,具有广阔的应用前景。
提高诱骗态MDI-QKD系统的密钥率,对于增强其实用价值有重要意义。X基矢下有限码长效应导致单光子相位翻转误码率估计的上限值过大,是制约MDI-QKD系统密钥率的重要原因。为此,紧致估计单光子相位误码率的方法相继出现。
发明内容
本发明提出了一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法和系统,通过相位后选择的方式,使得X基矢下观测误码率更接近于单光子态所产生的误码率,该观测误码率足够的真实,因此可以更加紧致的估计相位翻转误码率,从而得到更高的密钥率,且不影响协议的安全性。
根据一些实施例,本发明采用如下技术方案:
一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,包括以下步骤:
光源端调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;
探测端测量参考脉冲对的相位差异,然后补偿信号脉冲对的公共相位差异,对信号脉冲对执行贝尔态测量并公布测量结果;
光源端保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;进行基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度,并公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位,在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集;利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率;基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥。
一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,从光源端而言,包括以下步骤:
调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;
保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;
进行基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;
公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度;
根据公布的信号脉冲强度情况,公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位;
在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集;
利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥。
作为可选择的实施方式,所述光源端有两个。
作为可选择的实施方式,所述信号脉冲由强参考脉冲分束得到。
作为可选择的实施方式,所述信号脉冲的私有相位在(0,2π]范围内是随机化的。
作为可选择的实施方式,所述信号脉冲被随机地调制成4种不同的量子态:真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态。
作为可选择的实施方式,所述信号脉冲的强度为3强度诱骗态或4强度诱骗态。
作为可选择的实施方式,满足设定条件的信号脉冲对为两个光源端的私有相位θaj和θbj满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的信号脉冲对,δ为设定值。
作为可选择的实施方式,对比特串进行后处理的过程包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等。
一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统,包括:
光源端,有两个,用于调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;用于保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;用于基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;用于公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度;公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位;在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集;利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥;
探测端,用于测量参考脉冲对的相位差异,然后补偿信号脉冲对的公共相位差异,对信号脉冲对执行贝尔态测量,并公布测量结果。
作为可选择的实施方式,各光源端的光脉冲具有相同的频率,使到达探测端处的两个光子产生干涉。
作为可选择的实施方式,所述光源端结构一致,均为弱相干态光源。
作为进一步的限定,所述光源端包括依次连接的激光器、第一强度调制器、相位调制器、第二强度调制器、编码模块和可调衰减器。
作为可选择的实施方式,所述光源端的信号脉冲以一定概率被机地调制成以下量子态:真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态。
作为可选择的实施方式,各光源端距离探测端的链路距离相同。
作为可选择的实施方式,所述探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器,设置于电控偏振控制器后端的偏振分束器,与两个偏振分束器连接的分束器,与分束器连接的两个单光子探测器;
作为可选择的实施方式,所述探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器,与两个电控偏振控制器连接的分束器,与分束器均连接的两个偏振分束器,每个偏振分束器均连接有独立的两个单光子探测器。
作为可选择的实施方式,两个光源端选择两端私有相位θaj和θbj满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的信号脉冲对,δ为设定值。
作为可选择的实施方式,两个光源端被配置为对比特串进行单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等的后处理过程。
作为可选择的实施方式,所述诱骗态MDI-QKD系统为3强度诱骗态或4强度诱骗态MDI-QKD系统;
所述诱骗态MDI-QKD系统为相位编码或偏振编码方式的诱骗态MDI-QKD系统;
所述诱骗态MDI-QKD系统为单扫描或双扫描方式的诱骗态MDI-QKD系统。
一种终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法的步骤。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提出了一种相位后选择的方法,使得X基矢下的观测误码率更接近于单光子态所产生的误码率,该观测误码率足够的真实,因此可以更加紧致的估计相位翻转误码率,从而得到更高的密钥率,且不影响协议的安全性。
本发明在整个通信距离上比传统方法的密钥率都得到了提高,且随着通信距离的增加,提高的程度越大,这显然更加有利于远距离的量子密钥分发。
本发明易于实现和适用范围广泛,可适用于相位编码和偏振编码等各类编码形式的诱骗态MDI-QKD系统,也适用于3强度诱骗态和4强度诱骗态等协议的MDI-QKD系统,还适用于单扫描和双扫描等方法的诱骗态MDI-QKD系统。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明至少一个实施例中的采用相位后选择方法与传统的诱骗态MDI-QKD系统密钥率模拟对比示意图;
图2为本发明至少一个实施例中的基于相位后选择的双扫描4强度MDI-QKD系统结构图;
图3为本发明至少一个实施例中的相位编码MDI-QKD系统的Charlie结构图;
图4为本发明至少一个实施例中的相位编码MDI-QKD系统的编码模块结构图;
图5为本发明至少一个实施例中的偏振编码MDI-QKD系统的Charlie结构图;
图6为本发明至少一个实施例中的偏振编码MDI-QKD系统的编码模块结构图。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一:
在传统的诱骗态MDI-QKD系统中,弱相干态(WCS)光源发射脉冲的态可以表示为强度μ和相位θ有关的形式:
其中|m>表示m光子态。根据协议安全性的假设条件,要求Alice和Bob脉冲的相位θ在(0,2π]范围内是随机化的且不被公布的。
本实施例提供的基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统中,光源端Alice和Bob分别发送一系列强参考脉冲,并在每个强参考脉冲后相邻跟进着一个信号脉冲(信号脉冲可由强参考脉冲分束而来),则Alice和Bob的信号脉冲的态可分别表示为:
其中a和b代表光源端Alice和Bob,j代表发送的第j个脉冲的时间窗口,γ代表与强参考脉冲有关的公共相位,θ表示信号脉冲的私有相位。
根据本协议安全性的假设条件,要求Alice和Bob脉冲的私有相位θ在(0,2π]范围内是随机化的,但X基矢下部分信号脉冲的私有相位在数据后处理阶段需要公布出来,用于实现相位后选择方法。因为被公布私有相位的那部分X基矢下的信号脉冲只是用来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,并不用来产生密钥,因此公布这部分私有相位并不会影响协议的安全性。
在本实施例中,以相位编码系统为例进行说明。如图2所示,系统由Alice、Bob和Charlie三部分组成,其中Alice和Bob作为光源端,具有完全一致的结构,同时向第三方Charlie发射脉冲。
在本实施例中,光源端包括依次连接的激光器、第一强度调制器、相位调制器、第二强度调制器、编码模块和可调衰减器。
Charlie作为探测端,对收到的脉冲对进行贝尔态测量,Charlie也可以是不可信的窃听者(Eve)。
对于相位编码系统,Charlie探测结构可以采用如图3所示的结构,采用两个单光子探测器SPD对干涉结果进行测量,其中只有一个探测器响应的事件,作为有效响应的测量结果。且需在Charlie的分束器BS之前的加入电控偏振控制器EPC和偏振分束器PBS将两个光子的偏振状态调节一致,以保证干涉效应达到最强,并降低误码率。编码模块可采用如图4所示的马赫泽德干涉仪(MZI)结构。
基于上述系统的相位后选择的方法和步骤如下:
(1)Alice和Bob的WCS光源分别调制N个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进着一个信号脉冲,这些信号脉冲具有随机的强度(可以为3强度诱骗态或4强度诱骗态),并发送给探测端Charlie。
(2)Charlie首先测量参考脉冲对的相位差异,然后补偿信号脉冲对的公共相位差异γaj-γbj,最后对信号脉冲对执行贝尔态测量。
(3)Charlie测量N次完成后,公布测量结果。
(4)Alice和Bob保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据。
(5)Alice和Bob进行基矢比对,保留双方都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;
(6)Alice和Bob公布双方未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度,并公布双方都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位θaj和θbj。
(7)在该公布的双方都发送X基矢中的第一诱骗态信号脉冲对集合里,选择私有相位θaj和θbj满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的信号脉冲对,形成一个子集Q。
(8)Alice和Bob对上述用于生成原始密钥的比特串进行后处理,包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计(采用相位后选择方法,即利用子集Q中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率)、纠错和保密放大等过程,得到最终密钥。
在相位后选择方法中,关键点在于参数δ的选择和优化,一般来说δ的值要尽量的小,当δ小到一定值时,满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的X基矢下的信号脉冲对所产生的观测误码率会更接近于单光子态所产生的误码率,该观测误码率足够的真实,因此可以更加紧致的估计相位翻转误码率,从而得到更高的密钥率。
传统方法中X基矢下的观测误码率不可避免的考虑了更多的多光子部分造成的误码,因此用来估计的相位翻转误码率太过松散,从而得到的密钥率比较低。在这里,对上述两种方法下的诱骗态MDI-QKD系统的密钥率进行了模拟,结果如图1所示。虚线为采用传统方法的密钥率曲线,实线为采用相位后选择方法后的密钥率曲线。可见新方法在整个通信距离上比传统方法的密钥率都得到了提高,且随着通信距离的增加,提高的程度越大,这显然更加有利于远距离的量子密钥分发。
实施例二:
本实施例适用于偏振编码系统。
系统包括Alice、Bob和Charlie三部分,其中Alice和Bob作为发送方,具有完全一致的结构,同时向第三方Charlie发射脉冲。Charlie作为测量方,对收到的脉冲对进行贝尔态测量,Charlie也可以是不可信的窃听者(Eve)。
与实施例一的区别点在于:
Charlie探测结构采用如图5所示的结构,探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器,与两个电控偏振控制器连接的分束器,与分束器均连接的两个偏振分束器,每个偏振分束器均连接有独立的两个单光子探测器。编码模块可采用如图6所示的Sagnac干涉仪结构。
本实施例的系统工作过程包括:
(1)Alice和Bob在发射光脉冲时,需保证两边的光脉冲具有相同的频率,使到达Charlie处的两个光子产生干涉。在本实施例中,可采用两边激光器的锁频技术来实现。
(2)Alice和Bob的WCS光源分别调制并发送N个强参考脉冲和信号脉冲,在第j个脉冲的时间窗口,两端的信号脉冲分别以概率和(其中lA,l=o,x,y,z表示Alice选择的量子态,rB,r=o,x,y,z表示Bob选择的量子态)被随机地调制成4种不同的量子态:Alice端和Bob端分别为Alice端真空态oA(Bob端oB)、X基矢下的第一诱骗态xA(Bob端xB)和第二诱骗态yA(Bob端yB)以及Z基矢下的信号态zA(Bob端zB),对应的四种强度分别为Alice端的 和(Bob端的 和)。
上述量子态的调制方法可具体如下:Alice和Bob发出的连续激光(CWlaser)被第一强度调制器(IM1)调制成一定频率的激光脉冲;而后每个脉冲可被分束产生相邻的强参考脉冲和信号脉冲(也可由别的方式产生,图中未画出该结构),每两个相邻脉冲中的后一个脉冲(作为信号脉冲)被相位调制器(PM)进行相位随机化调制,前一个脉冲作为强参考脉冲;之后信号脉冲经过第二强度调制器(IM2)被随机的调制成4种不同的强度(4强度诱骗态);然后信号脉冲经过编码模块被随机的调制成不同的编码态(X基矢或Z基矢下的编码态),最后信号脉冲经过可调衰减器VOA,能量被衰减至单光子能量水平以下。
(3)Alice和Bob端被调制完成的信号脉冲和强参考脉冲经过相等距离的链路后,到达Charlie处,Charlie首先测量Alice和Bob的强参考脉冲,得到信号脉冲公共相位的差异并进行补偿,随后对信号脉冲进行贝尔态测量。
在本实施例中,采用四个单光子探测器SPD对干涉结果进行测量,其中只有水平偏振(H)和竖直偏振(V)探测器同时响应的事件(即1和2同时响应,或3和4同时响应,或2和3同时响应,或1和4同时响应),作为有效响应的测量结果。且需在分束器BS之前加入电控偏振控制器EPC将两个光子的偏振状态调节一致,以保证干涉效应达到最强,并降低误码率。
(4)Charlie测量N次完成后,公布测量结果。
(5)Alice和Bob保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据。
(6)Alice和Bob进行基矢比对,保留双方都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;
(7)Alice和Bob公布双方未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度,并公布双方都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位θaj和θbj。
(9)Alice和Bob对上述用于生成原始密钥的比特串进行后处理,包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计(采用相位后选择方法,即利用子集Q中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率)、纠错和保密放大等过程,得到最终密钥。
需要注意的是,本实施例是4强度诱骗态协议的MDI-QKD系统,但是,可以修改为3强度诱骗态系统,只要修改步骤(1)中Alice和Bob光源调制诱骗态的个数即可。
实施例三:
一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,从光源端而言,包括以下步骤:
调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;
进行基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;
公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度;
根据公布的信号脉冲强度情况,公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位;
在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集,
利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥。
具体的,所述信号脉冲由强参考脉冲分束得到。
具体的,所述信号脉冲的私有相位在(0,2π]范围内是随机化的。
在本实施例中,信号脉冲的强度为3强度诱骗态或4强度诱骗态。
具体的,满足设定条件的信号脉冲对为两个光源端的私有相位θaj和θbj满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的信号脉冲对,δ为设定值。
具体的,对比特串进行后处理的过程包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等。
实施例四:
一种终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行上述实施例三的方法的步骤。
实施例五:
一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,从探测端而言,包括以下步骤:
接收强参考脉冲以及在每个强参考脉冲后相邻跟进的随机强度的信号脉冲;
测量参考脉冲对的相位差异,然后补偿信号脉冲对的公共相位差异,对信号脉冲对执行贝尔态测量;
公布测量结果。
实施例六:
一种终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行上述实施例五的方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (11)
1.一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,其特征是:包括以下步骤:
光源端调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;
探测端测量参考脉冲对的相位差异,然后补偿信号脉冲对的公共相位差异,对信号脉冲对执行贝尔态测量,并公布测量结果;
光源端保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;进行基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度,并公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位,在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集;利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率;基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥。
2.一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,从光源端而言,其特征是:包括以下步骤:
调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;
保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;
进行基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;
公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度;
根据公布的信号脉冲强度情况,公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位;
在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集;
利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥。
3.如权利要求1或2所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,其特征是:所述光源端有两个;
或,所述信号脉冲可由强参考脉冲分束得到;
或,所述信号脉冲的私有相位在(0,2π]范围内是随机化的;
或,所述信号脉冲被随机地调制成4种不同的量子态:真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态;
或,所述信号脉冲的强度为3强度诱骗态或4强度诱骗态。
4.如权利要求1或2所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,其特征是:满足设定条件的信号脉冲对为两个光源端的私有相位θaj和θbj满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的信号脉冲对,δ为设定值。
5.如权利要求1或2所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD方法,其特征是:对比特串进行后处理的过程包括单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等。
6.一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统,其特征是:包括:
光源端,有两个,用于调制多个强参考脉冲,在每个强参考脉冲后相邻跟进有一随机强度的信号脉冲;用于保留有效响应的测量结果下的数据,丢弃其它数据;用于基矢比对,保留两个光源端都选择Z基矢时对应的数据,得到一串比特,用于生成原始密钥,其它数据用于诱骗态估计;用于公布两个光源端未都选择Z基矢情况下的信号脉冲强度;用于公布两个光源端都发送X基矢中的第一诱骗态脉冲的私有相位;用于在私有相位中选择满足设定条件的信号脉冲对,形成一个子集;用于利用所述子集中脉冲对所产生的观测误码率来估计Z基矢下单光子对的相位翻转误码率,基于所述相位翻转误码率对所述比特串进行后处理,得到最终密钥;
探测端,用于测量参考脉冲对的相位差异,然后补偿信号脉冲对的公共相位差异,对信号脉冲对执行贝尔态测量,并公布测量结果。
7.如权利要求6所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统,其特征是:各光源端的光脉冲具有相同的频率,使到达探测端处的两个光子产生干涉;
或,所述光源端结构一致,均为弱相干态光源;
或,所述光源端包括依次连接的激光器、第一强度调制器、相位调制器、第二强度调制器、编码模块和可调衰减器;
或,所述光源端的信号脉冲以一定概率被随机地调制成以下量子态:真空态、X基矢下的第一诱骗态和第二诱骗态以及Z基矢下的信号态;
或,各光源端距离探测端的链路距离相同。
8.如权利要求6所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统,其特征是:所述探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器,设置于电控偏振控制器后端的偏振分束器,与两个偏振分束器连接的分束器,与分束器连接的两个单光子探测器;
或,所述探测端包括和各光源端分别连接的一电控偏振控制器,与两个电控偏振控制器连接的分束器,与分束器均连接的两个偏振分束器,每个偏振分束器均连接有独立的两个单光子探测器。
9.如权利要求6所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统,其特征是:两个光源端选择两端私有相位θaj和θbj满足1-|cos(θaj-θbj)|≤δ关系的信号脉冲对,δ为设定值;
或,两个光源端被配置为对比特串进行单光子计数率估计、相位翻转误码率估计、纠错和保密放大等后处理过程。
10.如权利要求6所述的一种基于相位后选择的诱骗态MDI-QKD系统,其特征是:所述诱骗态MDI-QKD系统为3强度诱骗态或4强度诱骗态MDI-QKD系统;
或/和,
所述诱骗态MDI-QKD系统为相位编码或偏振编码方式的诱骗态MDI-QKD系统;
或/和,
所述诱骗态MDI-QKD系统为单扫描或双扫描方式的诱骗态MDI-QKD系统。
11.一种终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
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