[发明专利]生成密钥的设备和方法

说明书

本公开是关于一种生成密钥的设备和方法，属于量子通信技术领域。该方法包括：将第一密钥调制到第一光源信号上，得到调制光信号；对调制光信号进行分束，得到第一子调制光信号和第二子调制光信号；对第一子调制光信号进行衰减，以使得第一子调制光信号每周期包含的光子数量低于预设值，向接收端设备发送衰减后的第一子调制光信号；获取第二子调制光信号携带的第二密钥，将第二密钥存储在存储器中，其中，第二密钥是将第一密钥调制到第一光源信号时出现误码后的密钥，且第二密钥是与接收端设备进行通信时待使用的密钥。通过本公开实施例提供的生成密钥的方法，可以提高密钥制备和传输的成功率，从而避免了对系统资源造成浪费。

技术领域

本公开是关于量子通信技术领域，尤其是关于一种生成密钥的设备和方法。

背景技术

随着科学技术的进步，全球信息化程度的逐步加深，人们对通信安全的要求越来越高。如何保证通信安全就成了人们研究的课题。

在不断地探索的过程中，人们发现可以通过基于量子力学原理的量子保密通信体制来保证密钥在传输过程中的安全。在量子保密通信体制中，密钥不再以电信号的形式进行传输，而是以量子信号的形式进行传输。在量子力学中，存在一经典理论“海森堡测不准原理”，根据该理论可以推断，如果窃听者在密钥传输的过程中进行窃听，就要对密钥进行测量。而测量操作必定会对密钥的相干态产生干扰，这样假如原本量子信号携带的密钥为A，在被窃听之后，量子信号携带的密钥为B。发送端设备和接收端设备如果在解密的过程中通过通信发现解密的误码率超过预设阈值，则认为接收端设备拿到的密钥B为错误的，因此也就知道密钥A已泄露。

上述密钥的具体制备过程可以见图1。在制备模块中，通过随机源产生的随机密钥对光源进行调制，以生成携带随机密钥的调制光信号，发送端设备直接将随机密钥作为初始密钥A在本地保存。其中，随机密钥可以是例如-1到+1之间的随机数，或者-10到+10之间的随机数。由于制备模块中对光源进行调制的调制器件本身存在的缺陷，调制出的携带随机密钥的调制光并不都能与随机密钥相对应。因此，通过信道发送出去的携带随机密钥的调制光，和发送端设备在本地保存的初始密钥A可能并不对应。进而，接收端设备接收到携带随机密钥的调制光时，对携带随机密钥的调制光进行探测得到的初始密钥B与发送端设备在本地保存的初始密钥A不对应。最终，在后处理阶段，发送端设备会公布少量的初始密钥A的信息给接收端设备，接收端设备可以确定探测得到的初始密钥B与发送端设备保存的初始密钥A不对应。这样发送端设备和接收端设备会丢弃初始密钥A和B，重新制备并传输新的初始密钥。周而复始会大大降低初始密钥制备和传输的成功率，造成系统资源的浪费。

发明内容

为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供了以下技术方案：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种生成密钥的设备，所述设备包括密钥生成器、调制器、光源发生器、第一分束器、数据获取器、衰减器以及存储器，其中：

所述密钥生成器，用于生成第一密钥；

所述调制器，用于将所述第一密钥调制到第一光源信号上，得到调制光信号；

所述第一分束器，用于对所述调制光信号进行分束，得到第一子调制光信号和第二子调制光信号；

所述衰减器，用于对所述第一子调制光信号进行衰减，以使得所述第一子调制光信号每周期包含的光子数量低于预设值，向所述接收端设备发送衰减后的第一子调制光信号；

所述数据获取器，用于获取所述第二子调制光信号携带的第二密钥，将所述第二密钥存储在所述存储器中，其中，所述第二密钥是将所述第一密钥调制到所述第一光源信号时出现误码后的密钥，且所述第二密钥是与所述接收端设备进行通信时待使用的密钥。