[发明专利]一种基于无消相干子空间的可容错半量子密钥分发方法

说明书

本发明公开了一种基于无消相干子空间的可容错半量子密钥分发方法，使发送方Alice与接收方Bob均获得一串共享半量子密钥，利用物理量子态构建具有相同噪声因子的无消相干子空间，再由无消相干子空间中的逻辑量子态作为信息传输及编码的载体。因此量子信息在传输的过程中不受集体相移噪声的影响，提高了通信过程的保真度。

技术领域

本发明涉及量子保密通信领域，具体涉及一种基于无消相干子空间的可容错半量子密钥分发方法。

背景技术

文献1“Quantum key distribution with classical Bob.Physical ReviewLetters,2007,99(14):140501”提出半量子密钥分发方法，该方法首次将半量子性的概念引入到量子密钥分发方法中。该方法中，经典通信方仅凭借经典操作即可完成与量子通信方的密钥共享。文献2“Semiquantum key distribution.Physical Review A,2009,79(3):032341”提出基于随机特性的半量子密钥分发方法和基于测量重发的半量子密钥分发方法，并证明所提方法的安全性。

然而，现有半量子密钥分发方法没有考虑到量子信道中的噪声，而在实际传输过程中，噪声是不可避免的，因此现有技术并未解决如何在不完美和嘈杂的情况下保持半量子密钥分发方法正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无消相干子空间的可容错半量子密钥分发方法，用以解决现有技术中在噪声干扰的情况下保持半量子密钥分发方法正常工作等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于无消相干子空间的可容错半量子密钥分发方法，使发送方Alice与接收方Bob均获得一串共享密钥，所述方法包括：

步骤1、发送方Alice与接收方Bob分别获得原始密钥串R_A和原始密钥串R_B，包括：

步骤11，发送方Alice制备多个逻辑量子态，并存有每个逻辑量子态对应的测量基，发送方Alice将由这多个逻辑量子态组成的第一逻辑量子态序列发送给接收方Bob；

步骤12，接收方Bob接收到所述第一逻辑量子态序列后，对所述第一逻辑量子态序列中每个逻辑量子态进行随机测量，将所有随机测量后的逻辑量子态进行随机重新排序，获得第二逻辑量子态序列，接收方Bob将所述第二逻辑量子态序列发给发送方Alice；

步骤13、发送方Alice接收到第二逻辑量子态序列后进行逻辑量子态的测量基的比对操作，包括：对于所述第二逻辑量子态序列中任一个逻辑量子态，若发送方Alice存有的该逻辑量子态所处的测量基与接收方Bob进行随机测量时使用的测量基相同，则发送方Alice与接收方Bob均获得一个相同的单位密钥，单位为比特；

步骤14、重复步骤13直至对第二逻辑量子态序列中所有逻辑量子态的测量基进行比对后，发送方Alice获得原始密钥串R_A，接收方Bob获得原始密钥串R_B；

步骤2、发送方Alice从原始密钥串R_A中随机选择多个比特作为测试比特C_A，接收方Bob从原始密钥串R_B中选择与发送方Alice选取的测试比特C_A具有相同位置的比特作为测试比特C_B，所述的测试比特C_A与测试比特C_B中比特数相同，若测试比特C_B与测试比特C_A的不一致率小于阈值，则当前通信安全，执行步骤3，否则返回步骤11；