[发明专利]一种高速量子密钥分发方法

说明书

本发明涉及一种高速量子密钥分发方法，其中发射端中纠缠源发射的纠缠光子对的第一个光子被触发后，记录每个信号的时间标签A，第二个光子与光源发射的激光合束后，得到反射光和透射光，从所述反射光中选取部分光进行探测，记录每个信号的时间标签B，反射光中剩余部分光输出至接收端；所述透射光进行延迟处理，得到延迟光；接收端从接收的光中选取部分光进行探测，记录每个信号的时间标签C，剩余部分光依次被调制、放大后输出至发射端；发射端从接收的光中选取部分光进行探测，记录每个信号的时间标签D，剩余部分光与所述延迟光进行零差探测；本发明显著提高了信道安全评估准确度和发射系统光学效率，使双程通信链路安全性大大提高。

技术领域

本发明涉及一种高速量子密钥分发方法，属于量子通信技术领域。

背景技术

自1984年提出第一个量子密钥分发方案以来，到2000年之前，量子密钥分发技术基本处于理论研究阶段，实验研究工作从1997年前后的纠缠检验开始，到2003年开始有比较系统化的量子密钥分发实验研究，直到2005年诱骗态方案攻克了利用光源不理想(非理想单光子)特点的分离光子数攻击，量子密钥分发技术开始了它的实用化发展之路。随着技术、工艺的不断突破，设备性能、功能、可靠性、集成度逐渐提升到实用水平，到2013年左右开始建成较大规模的多节点城域网络，量子密钥分发技术真正成为实用化的密钥分发技术和量子通信的核心技术。

在量子密钥分发技术实验研究进展方面，2007年欧洲科学家完成144公里自由空间量子密钥分发，2010年中国完成200公里诱骗态BB84协议光纤量子密钥分发，2012年瑞士完成143公里自由空间隐形传态，2013年，日本NTT完成300公里光学纠缠分发，2014年，美国NIST和马里兰大学完成307公里COW协议光纤量子密钥分发，2015年，中国完成150公里连续变量光纤量子密钥分发，2016年，中国完成免疫探测器漏洞的400公里测量设备无关光纤量子密钥分发，2017年中国“墨子号”量子科学试验卫星实现星地500km量子密钥分发。

在量子密钥分发设备研发方面，国外NEC-NICT团队实现系统工作频率达到1.25GHz，在10dB信道衰减下密钥产生率达到80kbps，中国实现1.25GHz半导体型和超导型量子密钥分发设备原型样机能够实现17dB衰减下成码率大于10kbps。

国内外研究者已经将量子密钥分发系统工作频率提升到1.25GHz，并采用高灵敏低噪声的超导型单光子探测器，但是量子密钥分发系统的密钥产生率依然较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种高速量子密钥分发方法，该方法密钥产生率高，对信道往返结构的双程通信链路都进行了安全性检测，在发射端进行合束时简化了硬件结构设计，提高了发射系统光学效率。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种高速量子密钥分发方法，包括：

发射端中纠缠源发射的纠缠光子对的第一个光子被触发后，记录每个信号的时间标签A，纠缠源发射的纠缠光子对的第二个光子与光源发射的激光合束后，得到反射光和透射光，从所述反射光中选取部分光进行探测，记录每个信号的时间标签B，反射光中剩余部分光输出至接收端；所述透射光进行延迟处理，得到延迟光；

接收端从接收的光中选取部分光进行探测，记录每个信号的时间标签C，剩余部分光依次被调制、放大后输出至发射端；

发射端从接收的光中选取部分光进行探测，记录每个信号的时间标签D，剩余部分光与所述延迟光进行零差探测。

在上述高速量子密钥分发方法中，通过所述时间标签A和时间标签B评估光源的光束量子特性；通过所述时间标签A、时间标签B和时间标签C评估发射端到接收端的信道特性，判断是否存在窃听者；通过所述时间标签A、时间标签B、时间标签C、时间标签D以及接收端的调制器信息和光学放大器信息评估接收端到发射端的信道特性，判断是否存在窃听者。