[发明专利]混合基矢的量子秘钥分发后处理方法和处理系统

说明书

本发明公开了一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法，包括以下步骤：发送方和所述接收方分别随机选择X基矢和Z基矢进行量子态的制备和测量，双方进行N轮的量子信号传递后，双方均保存N比特的密钥信息和N比特的基矢信息；发送方和接收方根据基矢信息计算出X基矢数量n_x和Z基矢的数量n_z；发送方和接收方选择一部分密钥进行纠错，得出X和Z基矢密钥比特错误率e_x和e_z，并进行错误验证；根据X基矢数量n_x、Z基矢的数量n_z、密钥比特错误率e_x和e_z计算总相位错误率e，对丢弃基矢信息后的密钥进行保密放大，得到最终的密钥和成码率。本发明具有如下优点：不需要对X和Z基矢密钥分别进行保密放大过程，减少存储空间；利用纠错过程得到的X和Z基矢密钥比特错误率e_x和e_z来计算e可以在n_x和n_z偏差较大的时候更准确得到e的值。

技术领域

本发明涉及量子秘钥分发领域，具体涉及一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法和处理系统。

背景技术

量子密钥分发是量子信息技术中最有应用前景的技术之一。随着量子信息技术的发展，量子密钥分发系统已经在实验中实现。量子密钥分发系统主要包含两部分，一是硬件部分，包括发送、接收和测量装置；二是软件以及数据的后处理。在量子密钥分发协议中，发送方利用发送装置制备相应的量子态，并通过共用信道传递给接收方。接收方利用接收装置接收并测量量子信号。通过物理层面的过程，发送方和接收方可以产生对应的密钥。通过物理层面产生的密钥对于发送方和接收方而言还并不是完全相同的。另外，由于潜在的窃听者的干扰和物理装置的不完美，密钥可能有错误，甚至其一部分信息已经泄露。因此，通过物理层面产生的密钥还需要进行后处理。后处理过程仅仅需要经典的信息传递和局部的信息处理，可以通过软件来完成。后处理过程中最重要的两个步骤是纠错与保密放大，纠错过程是一个经典的信息比对过程，该过程得到密钥的比特错误率，并以此估计保密放大过程所需的相位错误率。

目前的后处理过程中，一种技术是保留基矢信息，在保密放大步骤分别输入X与Z基矢密钥的相位错误率，并进行保密放大过程。另一种技术是混合基矢条件下，可以实际测出纠错过程所需的密钥的比特错误率为：

其中n_x和n_z分别是产生的密钥中采用X基矢和Z基矢发送(接收)的数量，e_x和e_z分别是X基矢密钥和Z基矢密钥的比特错误率，并以e_QBER来估计保密放大过程所需的相位错误率e。

在保留基矢信息的后处理过程中，需要占用较大存储空间，且需要分别对X与Z基矢密钥进行保密放大；混合基矢条件下，只需输入总相位错误率进行一次保密放大过程，但现有技术中无法测量总相位错误率，采用e_QBER来估计e会有偏差，尤其是当n_x和n_z数量差距较大时，偏差严重。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种混合基矢的量子秘钥分发后处理方法。

本发明的第二个目的在于提出一种混合基矢的量子秘钥分发后处理系统。