[发明专利]量子通信掷硬币方法及中继系统

权利要求书

1.一种量子通信掷硬币方法，应用于量子通信系统，其特征在于，所述量子通信系统包括第一终端、中继系统及第二终端；所述方法包括：

所述第一终端依次产生多个光子发送给所述中继系统，并记录制备每个所述光子使用的制备基、制备比特值及发送序列号，其中，每个所述光子由所述第一终端在至少两个预设的制备基中随机选取一个产生；

所述中继系统依次在多个测量基中随机选取一个对所述第一终端发送的光子进行测量，并记录每次测量选用的测量基、测量获得的测量比特值及接收序列号，其中，每个所述测量基与所述制备基中的一个相同；

所述中继系统将第一次成功测量到的光子作为目标光子，告知第二终端已得到目标光子，并将所述目标光子的接收序列号发送给所述第一终端；

所述第二终端产生一随机数加密后发送给所述第一终端；

所述中继系统将所述目标光子对应的测量基及测量比特值加密后发送给第二终端；

所述第一终端根据所述接收序列号查找制备该目标光子使用的制备基及制备比特值，将所述制备基及制备比特值加密后发送给所述第二终端，并根据所述随机数及所述制备比特值进行掷硬币计算得到掷硬币结果值；

所述第二终端根据所述测量基及测量比特值对接收到的所述制备基及制备比特值的真实性进行校验，在校验通过后，根据所述随机数及所述制备比特值进行相同的所述掷硬币计算得到掷硬币结果值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一终端与所述中继系统预先通过量子密钥协商得到第一量子密钥，所述第一终端与所述中继系统之间的通信通过所述第一量子密钥进行加密；

所述第二终端与所述中继系统预先通过量子密钥协商得到第二量子密钥，所述第二终端与所述中继系统之间的通信通过所述第二量子密钥加密；

所述中继系统通过所述第二量子密钥进行密钥中继，使所述第一终端与所述第二终端共享所述第一量子密钥，所述第一终端与所述第二终端之间的通信通过所述第一量子密钥加密。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中继系统包括依次通信连接的多个中继节点；所述多个中继节点中最靠近所述第一终端的作为首中继节点与所述第一终端进行第一量子密钥的协商；所述多个中继节点中最靠近所述第二终端的作为尾中继节点与所述第二终端进行第二量子密钥的协商；所述多个中继节点之间相互进行量子密钥协商，并通过协商获得的量子密钥进行加密通信；所述多个中继节点依次进行密钥中继，使所述第一终端与所述第二终端共享所述第一量子密钥，所述第一终端与所述第二终端之间的通信通过所述第一量子密钥加密。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一量子密钥包括第一密钥段及第二密钥段；所述第二终端在将所述随机数加密发送给所述第一终端时，使用所述第一密钥段进行加密；所述第一终端在将所述制备基及制备比特值发送给所述第二终端时，使用所述第二密钥段进行加密。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二量子密钥包括第三密钥段及第四密钥段；所述中继系统在将所述第一量子密钥发送给所述第二终端进行密钥中继时，使用所述第三密钥段进行加密；所述中继系统在将所述测量基及测量比特值发送给所述第二终端时，使用所述第四密钥段进行加密。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一终端、第二终端及中继系统在进行加密传输时，加密采用的密钥长度与待加密数据的长度相同。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一终端与所述中继系统预先约定量子基选择参数；

所述第一终端根据所述量子基选择参数产生多个所述制备基，所述中继系统通过所述量子基选择参数产生所述多个测量基。