[发明专利]一种实用化的量子保密通信方法

摘要

本发明公开了一种实用化的量子保密通信方法，本发明主要解决既定数据量子安全直接通信的实用性问题。本发明采用经典纠错码对消息进行纠错编码并采用随机数进行加密保护，把所得到的密文作为选态序列进行非正交量子态编码，把所得到的量子态作为信号态；然后，随机产生一定数量的非正交量子态作为检测态，根据同步时钟随机发送检测态或信号态；接收端进行随机测量并根据检测态的测量结果评估量子误码率和量子响应率，利用信号态的测量结果与发送端选态序列之间的相关性进行纠错译码并获取目标消息。本发明具有无条件安全性，并且利用当前的单光子或弱相干态量子通信系统就能实现，在网络安全和保密通信领域具有良好的应用前景。

主权项

1.一种实用化的量子保密通信方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、发送端把需要发送的消息按m比特一组进行消息分组，并按顺序发送每一个消息分组；对每一个消息分组M采用纠错码ECC进行纠错编码，得到n比特的码字序列Ca；并采用n比特的随机数R0异或Ca得到选态序列Sa，即再根据n比特的随机数R1选择量子态制备基X或Z把Sa中的每一个比特编码为制备基X或Z中的一个量子态，并把这n个非正交量子态作为信号态；根据k比特的随机数R2选择量子态制备基X或Z把k比特的随机数R3中的每一个比特编码为制备基X或Z中的一个量子态，并把这k个非正交量子态作为检测态；然后，根据随机数R4把这k个检测态随机插入n个信号态序列并得到一个混合的量子态序列，并根据同步时钟发送所述混合的量子态序列；步骤二、接收端根据同步时钟对收到的每一个量子态，根据随机数R5主动选择或随机被动选择测量基X或Z进行测量，并得到一个测量结果；根据同步时钟，对于未检测到量子态的位置用符号‘x’进行标记；最后得到一个与发送端发送的量子态序列相对应的测量结果序列；步骤三、在发送端与接收端未事先共享R2和R4的情况下，发送端公开检测态的制备基R2、检测态的插入位置序列R4和R3；接收端把与检测态相对应的测量结果从测量结果序列中筛选出来并记为Db，把与信号态相对应的测量结果记为Sb；根据检测态的测量结果Db与R3的相关性评估量子误码率，根据Db评估量子响应率，如果量子误码率大于量子误码率阈值，或者量子响应率低于响应率阈值，协议终止；否则，把Sb中的‘x’随机替换为0或1，并得到一个与发送端选态序列Sa相对应的测量结果序列Sb；步骤四、在发送端与接收端未事先共享R0的情况下，发送端公开R0；否则，不公开R0；接收端计算接收端对Cb进行ECC译码并得到m比特的消息Mb，接收端把Mb的校验值发给发送端；步骤五、发送端计算M的校验值，并与接收端公开的校验值进行比较，如果二者不一致，所述消息分组通信失败，重发所述消息分组；否则，所述消息分组通信成功；从步骤一开始发送下一个消息分组。