[发明专利]一种基于实际探测系统的与设备无关量子密码的生成方法

说明书

本发明涉及一种基于实际探测系统的与设备无关量子密码的生成方法，发送端A和接收端B之间设置光源以产生纠缠光子对，当发送端A、接收端B接收到对应的光子后，均对接收到的光子随机地实施操作，然后发送端A、接收端B分别以概率p、概率1‑p选择信号模式和检测模式；在信号模式下，直接对操作过后的脉冲随机地在码产生基上或者在Bell基上进行测量，并且根据之前的操作对测量结果的比特值进行翻转；最后通过发送端A和接收端B公布它们每一个光脉冲的用途，并且选择出密码串进行码产生或者进行Bell测试，生成最终的安全密钥。本发明可以让与测量无关量子密码在低效率探测装置下使用，而且不用担心探测器的效率。

技术领域

本发明涉及量子密码通信领域，特别是一种基于实际探测系统的与设备无关量子密码生成方法。

背景技术

随着经济、金融和国防等领域对安全性要求的提高，量子密码正慢慢从实验室进入这些领域。然而相比之下，人们对量子密码领域方面人才的数量和质量要求也日益提高，如何让量子密码用户在不需要考虑密码装置内部运作的情况下获取安全的密码是量子密码推广的前提。

与设备无关量子密码可以让密码用户无需考虑量子密码装置的缺陷而产生无条件安全的密码，但是由于与设备无关量子密码的安全性基于无漏洞Bell实验的基础之上的，对测量装置的探测效率要求非常高，在目前的条件无法大规模推广，甚至在实验室里实施起来也非常困难。如何在低探测效率的条件下实施与设备无关量子密码是该方案应用于各行业中的先决条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于实际探测系统的与设备无关量子密码的生成方法，用以解决现有方法对低探测条件和设备要求较高的问题。

为实现上述目的提供，本发明的方案包括：

一种基于实际探测系统的与设备无关量子密码的生成方法，步骤如下：

(1)发送端A和接收端B之间设置光源以产生纠缠光子对，其中一个光子发送给发送端A，另一个光子发送给接收端B；

(2)当发送端A、接收端B接收到对应的光子后，均对接收到的光子随机地实施σ_xσ_z或单位算符操作，然后发送端A以概率p选择信号模式，以概率1-p选择检测模式；接收端B以概率p选择信号模式，以概率1-p选择检测模式；

在信号模式下，直接对操作过后的脉冲随机地在码产生基上或者在Bell基上进行测量，如果它们在脉冲上操作了σ_xσ_z，则对测量结果的比特值进行翻转，否则不翻转；

在检测模式下，在脉冲上用Hadamard算符或单位算符进行操作，然后对测量结果在码产生基上或者Bell基上进行测量；

(3)发送端A和接收端B公布它们每一个光脉冲的用途，并且选择出密码串进行码产生或者进行Bell测试；如果有不正常的结果，则放弃它们的通讯；

(4)如果它们的通讯没有被放弃，则对密码串进行错误纠正和秘密放大，从而生成最终的安全密钥。

进一步的，接收端A的码产生基为A1K，A2K；接收端B的码产生基为B1K，B2K。

进一步的，接收端A的Bell基为A1B，A2B，接收端B的Bell基为B1B，B2B。

进一步的，步骤(3)中，根据误码率和CHSH多项式判断结果是否正常。

按照本领域的习惯，发送端A为Alice，接收端B为Bob，窃听者为Eve。

当通讯双方的探测设备探测效率较低时，就可能使得量子密码的安全性无法再通过Bell定理来保证。基于目前的实验结果，局域隐变量可以被排除，但是人为因素依然可以通过探测效率的漏洞对与测量设备无关量子密码进行攻击。