[发明专利]量子密钥分配中的加速全效及扩容方法

权利要求书

1.量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，含有Alice(发送方)借助量子信号源和相应的控制、调制、发送系统每一次用N＝2组测量基(基或基)中的一组经量子信道发送以一个量子态表述的二进制位数，Bob(接收方)借助于相应的控制、测量、接收系统进行测量，然后通信双方再借助于各自的记录、数据处理系统经过经典通道进行检测窃听、纠错、机密性放大后得到最终密钥并进行编码的步骤，其特征在于，它依次含有如下步骤：

(1)给出：一串用二进制数表示的长度为N_k的控制码及其重复使用次数T；M₀：当控制码的二进制数是“0”时，用第一组基传输的每一组量子态的长度；M₁：当控制码的二进制数是“1”时，用第二组基传输的每一组量子态的长度；分组处理数据时的分组数g；每一组数据的长度D_i(i＝1，2，…，g)；抽样出错率阈值e_m；

(2)逐位地根据控制码的二进制数是“0”还是“1”来分别利用基或基来传输长度分别为M₀或M₁的一组量子态，同时进行记录；

(3)控制码使用完后，Alice和Bob按给定次数重复使用原来的控制码；

(4)记录以量子态表述的测量结果；进行全容编码；

(5)对记录下的用基传输的量子态L(即|L，45°线偏振方向)、R(即|R，135°线偏振方向)，用基传输的量子态H(即|H，垂直线偏振方向)、V(即|V，水平线偏振方向)共四种完全不同的量子态按以下方式进行全容编码：把|H、|V、|L和|R分别编码为四组各不相同的用二位二进制数表示的二进制码；

(6)Bob告诉Alice哪一些测量没有计数，双方把没有计数的结果去掉，余下的结果记为S(即S_i，i＝1，2，3，…，u)；

(7)双方按设定的分组数g对S进行分组；

(8)Alice和Bob从每一组数据里随机地挑出适量的结果通过经典信道进行比对，判断每一组数据的出错率；

(8.1)若没有一组数据的抽样出错率比阈值高，则密钥传输是安全的，随后Alice和Bob按公知方式做纠错和机密性放大处理，从而得到密钥；

(8.2)若有一些数据组的随机抽样出错率比阈值高，Alice和Bob先对相应的数据组增加随机抽样分析；若依然存在较高的出错率，则Alice和Bob使用新的控制码从头开始重复密钥的传输过程。

2.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：所述的控制码是用标准的BB84方案产生的。

3.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：所述的控制码通常在100比特以上。

4.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：所述的全容编码方式原则如下：不同的量子态编码为不同的一组二进制数，同一组测量基下的两种量子态的编码值为在它们的二进制数字串的对应位置取反。

5.根据权利要求1或4所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：所述的|H，|V，|L，|R分别编码为(00，11，10，01)，或(00，11，01，10)，或(11，00，10，01)，或(11，00，01，10)，或(01，10，00，11)，或(01，10，11，00)，或(10，01，00，11)，或(10，01，11，00)中的任何一种。

6.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：在对测量结果得到的二进制数据进行分组处理时，每一组数据的长度D_i(i＝1，2，…，g)是相等的。

7.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：在对测量结果得到的二进制数据进行分组处理时，每一组数据的长度D_i(i＝1，2，…，g)是不等的。

8.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：每一组量子态是基于不同测量基不同组合下的一组量子态。

9.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：测量基的组数N适用于N＞2。

10.根据权利要求1所述的量子密钥分配中的加速全效及扩容方法，其特征在于：量子信号源是光子源。