[发明专利]基于发或不发方法的量子安全直接通信方法

说明书

本发明是一种基于发或不发方法的量子安全直接通信方法，属于量子通信技术领域。本方法包括：合法用户A和B分别独立地随机决定当下时间窗口是信号窗口还是诱骗窗口，是否发送脉冲；中继全透射接收到的诱骗脉冲和信号脉冲，对脉冲相位补偿，公布测量结果；合法用户公布自身信号窗口和诱骗窗口的位置；合法用户使用x比特和随机挑选部分z比特，计算错误率；A制备一队极化光子序列发送给中继进行测量，B根据公布的测量结果推测出A的编码信息。至此，合法用户完成秘密信息的安全直接传输。本发明避免了使用单光子干涉技术及其带来的缺陷，提高了成码率，同时突破信道损耗对安全通信距离的限制，无需制备纠缠光子对和贝尔态测量，实现性更强。

技术领域

本发明属于量子通信技术领域，涉及一种可突破信道损耗对成码率限制的量子安全直接通信协议的实现方法，具体涉及一种基于发或不发方法的量子安全直接通信方法。

背景技术

信道损耗是量子通信技术实际应用的主要阻碍。利用单光子干涉技术的量子通信协议可突破这一限制。而单光子干涉技术易受光子相位偏差错误的影响，导致信道容量和传输距离受限。使用“发或不发”的方法，则可以既避免使用单光子干涉技术，又能突破信道损耗对成码率的限制。

量子安全直接通信是不使用密钥对秘密信息加密，利用数据块传输方法，构建安全量子信道，直接传送秘密信息的一种量子通信方法。由于不使用密钥，和量子数据块传输，故可以消除通信架构中潜在的三个安全漏洞：密钥在分发阶段的泄露、密钥在用户站点的存储和转换中的损耗、传输过程中的密文拦截。但是目前量子安全直接通信技术方案中存在信道容量低、安全传输距离短的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有量子安全直接通信方案中信道容量低和安全传输距离短的不足，设计一种利用发或不发方法实现的高容量，长距离量子安全直接通信方案。

为实现以上目的，本发明提供了一种基于发或不发方法的量子安全直接通信方法，具体通过以下步骤实现：

步骤1：设通信三方为Alice、Bob和Charlie，Alice和Bob为合法用户，Charlie是中继。

Alice和Bob分别独立地随机决定当下的时间窗口是信号窗口还是诱骗窗口。

(1)如果是诱骗窗口，Alice(Bob)分别发送给Charlie一个相位随机的相干态脉冲，在每个诱骗窗口下，Alice和Bob选择的相干态强度未必相同。

(2)如果是信号窗口，Alice(Bob)以概率∈决定发送信号脉冲，以概率1-∈决定不发送信号脉冲。Alice和Bob调制的信号脉冲的强度相同。

(3)在上述过程中，不论是什么窗口、决定发送还是不发送，Alice和Bob的整体相位都是公开的，因为Alice和Bob发送相干态脉冲的时候，发送一个强相位参考脉冲给Charlie。

(4)Alice(Bob)如果在当前时间窗口决定发送脉冲，则记录为比特1(0)，如果Alice(Bob)决定不发送，则记录比特0(1)。

按照上述(1)～(4)的规则，Alice和Bob在N个时间窗口下制备脉冲，发送到Charlie。N为正整数。

步骤2：调整Charlie的分束器的系数，使诱骗脉冲和信号脉冲全透射；Charlie根据对相位参考脉冲的相位测量结果，对收到的脉冲进行相位补偿，之后测量，并公布测量结果。测量结果分为有效事件和无效事件。其中，有效事件定义为：

(1)在Alice和Bob发送的都是信号窗口的前提下，Charlie公布有且仅有一个探测器产生计数。