[发明专利]一种量子密钥分发系统和方法

权利要求书

1.一种量子密钥分发系统，其特征在于，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；

所述发送装置，用于从预设的四种量子态中随机选择一种量子态发送给所述接收装置的第一探测器；还用于根据接收到的第一测量结果和弱测量基的信息进行参数估计，得到误码率；当误码率不大于预设阈值时，将所发送的各个量子态的第一类测量基的信息发送给所述接收装置的第二控制器；丢弃不属于预先确定的第一类测量基的量子态所对应的数据，得到初始密钥；根据第一测量结果对初始密钥进行纠错，得到纠错后的密钥；根据第一测量结果对纠错后的密钥进行隐私放大，得到安全密钥；

其中，所述预设的四种量子态属于两组不同的第一类测量基；

所述第一探测器，用于随机选择预设的两组弱测量基中的一组弱测量基对所接收的量子态进行弱测量调制，将弱测量调制后的量子态发送给第二探测器；

所述第二探测器，用于从弱测量调制后的量子态中测量得到第一测量结果和第一探测器所选择的弱测量基的信息，并使用预先确定的第一类测量基对弱测量调制后的量子态进行测量，得到第二测量结果，并将第一测量结果、第一探测器所选择的弱测量基的信息和第二测量结果发送给所述第二控制器；

所述第二控制器，用于将第一测量结果和所选择的弱测量基的信息发送给发送装置；丢弃不属于预先确定的第一类测量基的量子态所对应的数据，得到初始密钥；根据第一测量结果对初始密钥进行纠错，得到纠错后的密钥；根据第一测量结果对纠错后的密钥进行隐私放大，得到安全密钥。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一探测器包括：光开关、第一弱测量器和第二弱测量器；

所述第二探测器包括：第一强测量器和第二强测量器；

所述光开关的输出端分别与第一弱测量器和第二弱测量器输入端连接；所述第一弱测量器和第二弱测量器输出端分别与第一强测量器和第二强测量器的输入端连接；所述第一强测量器和第二强测量器的输出端分别与所述第二控制器的输入端连接；

所述光开关，用于将所接收到的量子态随机发送给第一弱测量器或第二弱测量器；

所述第一弱测量器，用于分别使用预设的一组弱测量基对所接收的量子态进行弱测量调制，并将弱测量调制后的量子态发送给所述第一强测量器；

所述第二弱测量器，用于分别使用预设的另一组弱测量基对所接收的量子态进行弱测量调制，并将弱测量调制后的量子态发送给所述第二强测量器；

所述第一强测量器和第二强测量器，均用于从弱测量调制后的量子态中测量得到第一测量结果和第一探测器所选择的弱测量基的信息，并使用预先确定的第一类测量基对弱测量调制后的量子态进行测量，得到第二测量结果，并将第一测量结果、第一探测器所选择的弱测量基的信息和第二测量结果发送给所述第二控制器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：

所述光开关为偏振分束器。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，弱测量器包括：第一半波片、第二半波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一反射镜和第二反射镜；

所述第一半波片用于将入射的光信号中的光子的偏振度向预设的第一方向偏转预设的第一角度，并将偏转后的光信号输出至第一偏振分束器；

所述第一偏振分束器的第一输出端与第一反射镜连接，第二输出端与第二偏振分束器的第一输入端连接；所述第一偏振分束器用于将所接收的光信号根据偏振方向分成两束光信号分别通过两个不同的光路输出至第一反射镜和第二偏振分束器的第一输入端；

所述第一反射镜将接收到的光信号反射到第二反射镜；

所述第二反射镜将接收到的光信号反射到第二偏振分束器的第二输入端；

所述第二偏振分束器，用于将通过两个光路接收到的光信号合束后输出至第二半波片；

所述第二半波片，用于将入射光信号中的光子的偏振度向所述第一方向的反方向偏转预设的第一角度，并将偏转后的光信号输出至后续的第二探测器。