[发明专利]一种量子密钥分发系统和方法

说明书

本发明提供了一种量子密钥分发系统和方法。其中的系统包括：发送装置和接收装置；所述发送装置和接收装置通过传输信道连接；所述接收装置包括：第一探测器、第二探测器和第二控制器；所述发送装置的输出端与所述第一探测器连接；所述第一探测器的输出端与第二探测器连接；所述第二探测器的输出端与第二控制器连接；所述第二控制器的同步信号端与所述发送装置的同步信号端连接。应用本发明可以免疫强光致盲等针对接收装置的攻击，同时保证原始成码率。

技术领域

本申请涉及量子信息通信技术领域，尤其涉及一种量子密钥分发系统和方法。

背景技术

随着互联网技术的蓬勃发展，通讯安全的重要性与日俱增。在众多场合下，通讯双方希望在利用公共信道的情况下进行保密通讯。例如，当用户向网上银行提交账号和密码的时候，用户希望这些信息在传递过程中是保密的，即任何第三方都无法窃听。当前广泛使用的加密方法是公钥加密算法。此类算法基于某些数学问题的算法复杂度，随着科技的发展，他们的安全性受到威胁。因此，我们亟需开发更加安全可靠的加密方法。

量子密钥分发技术是基于量子力学特性的全新的密钥分发方案，是量子信息技术中最有应用前景的技术之一。该技术借用公共信道使得通讯双方之间共享安全的随机密钥。结合一次一密的加密方法，共享的随机密钥可以用来对通讯中的信息进行加密，从而保证通讯安全。量子密钥分发的安全性基于物理学基本原理，因此是信息论安全的。

目前，现有技术中已经提供了一些商用的量子密钥分发系统，这些系统大部分基于BB84协议。在BB84协议中，量子密钥分发系统一般包括发送装置和接收装置。发送装置将信息编码在四种不同的量子态|0>、|1>、|+>、|->上，并约定每个量子态所代表的编码信息。在上述的四种量子态中，|0>和|1>相互正交，因此可组成一组测量基，称之为直测量基(简称Z基，下同)，|0>态和|1>态是Z基的两个本征态；|+>和|->也相互正交，因此可组成另一组测量基，称之为斜测量基(简称X基，下同)，|+>态和|->态是X基的两个本征态。

发送装置向接收装置随机发送上述四种不同的量子态|0>、|1>、|+>、|->，接收装置随机选择X基或Z基对所接收到的量子态进行测量。随后，发送装置和接收装置在典信道中公布各自在进行编码或测量时所选择使用的测量基，并丢弃双方在编码或测量时使用了不同测量基的量子态，从而筛选出双方选择了相同的测量基进行编码或测量时的编码数据，作为所传输的量子密钥。

但是，由于在实际应用中的系统与安全分析理论模型之间存在差异，因此现有技术中的量子密钥分发系统大多存在一些安全漏洞。分析表明，大部分的黑客攻击集中在接收端，如强光致盲攻击，时移攻击等。产生这些攻击的一个重要原因在于，在BB84协议中，大量探测数据因收发双方基矢不匹配而丢弃，导致这部分数据没有参与参数估计这一过程。因此，攻击者可以将攻击引入的错误聚集在这部分数据中而不被发现，从而很难保证信息的安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种量子密钥分发系统和方法，从而可以免疫强光致盲等针对接收装置的攻击，同时保证原始成码率。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种量子密钥分发系统，该系统包括：发送装置和接收装置；

所述发送装置和接收装置通过传输信道连接；

所述接收装置包括：第一探测器、第二探测器和第二控制器；

所述发送装置的输出端与所述第一探测器连接；

所述第一探测器的输出端与第二探测器连接；所述第二探测器的输出端与第二控制器连接；所述第二控制器的同步信号端与所述发送装置的同步信号端连接；