[发明专利]一种高维量子密钥分发系统中的成码率获取方法

说明书

本申请公开了一种高维量子密钥分发系统中的成码率获取方法，该方法包括：在QKD系统中的发送设备和接收设备根据高维QKD协议进行量子态的制备、传输和测量后，比对发送设备和接收设备各自选择的基矢；对QKD系统基矢比对的结果纠错，得到比特错误率；根据如下关系式获取相位错误率：根据比特错误率和相位错误率，隐私放大QKD系统中丢弃基矢信息后的密钥，得到成码率。本申请中，比特错误率和相位错误率直接或间接由实际测量的数据确定，不需依赖于基础的检测效率条件，此外，对相位错误率的计算更为简单，获取的数值更为紧致，从而提升了量子通信系统的成码率。

技术领域

本申请涉及量子通信领域，特别涉及一种高维量子密钥分发系统中的成码率获取方法。

背景技术

量子密钥分发是量子信息技术中最有应用前景的技术之一量子密钥分发系统主要包含两部分：一是硬件部分，包括发送、接收和测量装置；二是软件以及数据的后处理。量子密钥分发协议中，发送方制备量子态，接收方从量子信道(或共用信道)接收和检测量子态，双方再通过公共信道交换必要信息，通过数据后处理，含纠错、隐私放大等，最终双方得到密钥。

其中QKD最简单的形式是每个光子编码一个比特，用0或者1的方式，即一个量子态携带一个比特的信息。单个光子能够编码更多的信息，即一个量子态将携带多个比特的信息，从而码率将得以提升，也被称为高维量子密钥分发(HD-QKD)。现有的高维量子密钥分发技术核心是高维量子态的制备和测量。在高维量子密钥分发系统中在高维量子态编码中，d维的量子态需要制备包含d个状态编码的X基矢和包含d个状态编码的Z基矢，d为大于等于4的整数。但是，基于高维QKD协议的系统需要满足测量基矢无关的探测效率条件，这一条件在一部分量子密钥分发系统较难满足的。

同时上述方案在进行相位错误率估计时，其现有计算公式较为复杂，在远距离量子密钥分发条件下，其相位错误率估计值较大，将严重降低安全码率。

发明内容

本申请提供一种高维量子密钥分发系统中的成码率获取方法，可用于解决相关技术中在进行相位错误率估计时，其现有计算公式较为复杂，在远距离量子密钥分发条件下，其相位错误率估计值较大，将严重降低安全码率的问题。

本申请提供一种高维量子密钥分发系统中的成码率获取方法，所述方法包括：

在量子密钥分发QKD系统中的发送设备和接收设备根据高维QKD协议进行量子态的制备、传输和测量后，比对所述发送设备和所述接收设备各自选择的基矢；

对所述QKD系统基矢比对的结果纠错，得到所述接收设备用Z基矢测量的比特错误率

根据如下关系式获取所述接收设备用Z基矢测量的相位错误率：

所述d为是所述高维QKD协议的维度，所述为所述相位错误率，所述Y_0x，0x为所述发送设备采用X基矢发送出量子态|0，且所述接收设备用x基矢检测量子态|0的产额，所述Y_jz，0x为所述发送设备采用Z基矢发送出量子态|j，且所述接收设备用X基矢检测量子态|j的产额；

根据所述比特错误率和所述相位错误率，隐私放大所述QKD系统中丢弃基矢信息后的密钥，得到成码率。

可选地，所述发送设备发送至少三种不同平均光子数的脉冲。

可选地，所述方法还包括：

所述发送设备制备至少三个量子态，所述至少三个量子态按照高维QKD协议制备；所述接收设备在测量接收到的量子态时，对于所述发送设备按照高维QKD协议制备的量子态，按照高维QKD协议的要求进行测量。

可选地，所述接收设备用Z基矢测量的比特错误率由实时测量得到。

可选地，所述Y_0x，0x和所述Y_jz，0x在通信时直接实时测量得到。