[发明专利]一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法

权利要求书

1.一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)发送者A和接收者B测量大气传输率的期望η₀及其标准差σ；然后计算得到由大气条件确定的预设阈值η_T；所述预设阈值η_T计算如下：

其中，Y₀为检测器暗计数/背景计数率，e_T＝11％，e_d为基础偏差，η_d为检测器效率；

2)发送者A在微光子操作平台上用两个单光子光源发射脉冲来制备N对Bell态然后A将每个Bell态中的第一个脉冲通过自由空间发送给B；其中，|H和|V分别代表水平偏振和垂直偏振光子；

3)B接收脉冲并检查通过自由空间的光子通过强度η，如果ηη_T，则确定哪些光子丢失并继续下述步骤，否则B放弃接收到的光子并通知A重新发送；

4)B随机选择m个光子进行测量，并将光子位置和测量结果告诉A，其中，mN；

5)A根据B公布的测量结果来测量所选中的m个Bell态中的对应光子，并与B的测量结果进行比较；如果测量结果相同，则说明通信过程没有窃听者，继续下述步骤，否则说明存在窃听者，通信中止；

6)在剩余的光子中，A随机选择k个光子作为检测态，剩余的作为消息态，并分别随机选择酉变换I,σ_z,σ_x,σ_iy中的一个作用在每一检测态上，其中，kN-m；然后，A分别使用I,σ_z,σ_x,σ_iy来编码消息00,01,10和11到消息态；完成编码后，A将所有Bell态的另一光子光源发射的脉冲发送给B；

7)B接收Bell态的另一光子脉冲，A告诉B检测态的位置和所选择的酉变换操作；

8)B对检测态进行测量，然后评估误码错误率，如果误码错误率小于阈值，则对每个消息态进行测量并获取信息，否则B认为有窃听者，通信终止。

2.根据权利要求1所述的一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤2)中，Bell态的生成过程为：两个单光子光源均发射状态为|H的单光子脉冲，在通过操作和变成Bell态两束光子脉冲序列分别存入光子存储器中。

3.根据权利要求1所述的一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤3)中，光子通过强度η为通过自由空间的光子数量与总发送光子数量之比。

4.根据权利要求1所述的一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤3)中，B接收脉冲并将光子按照时间先后顺序依次存入量子存储器中，检查量子存储器中为空的量子比特位为丢失的光子。

5.根据权利要求1所述的一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤4)中，B使用σ_x-σ_z基对所选择的光子进行测量。

6.根据权利要求1所述的一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤4)中，对于m个光子采用破坏性测量，不再继续使用。

7.根据权利要求1所述的一种预设阈值实时选择的自由空间量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤8)中，所述阈值由预设阈值η_T，自由空间的传输率和光子频率决定。