國網浙江省電力有限公司電力科學研究院呂磅獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉國網浙江省電力有限公司電力科學研究院申請的專利基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120281479B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510773057.3,技術領域涉及:H04L9/08;該發明授權基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法及系統是由呂磅;孫歆;孫昌華;卞宇翔;汪溢鐳;嚴宇航;戴樺;徐玉杰;王譯鋒;陸濤;汪自翔設計研發完成,并于2025-06-11向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法及系統在說明書摘要公布了:本發明屬于量子通信技術領域,具體涉及基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法及系統。針對現有基于模式配對的量子密鑰分發方法采用主動誘騙態方法,可能存在側信道信息泄露問題的不足,本發明采用如下技術方案:基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法,包括:雙方分別產生一對糾纏光子;雙方分別對信號光子通過信號路徑和誘騙路徑兩條路徑進行信息編碼,獲得相干量子態,并向Charlie隨機發送調制后的信號態或誘騙態;Charlie對雙方發送的相干量子態進行單光子干涉測量并公布測量結果;重復N輪后進行模式配對;基矢篩選;密鑰映射;參數估計;密鑰提取。本發明的有益效果是:保證較高的密鑰生成率的同時提升安全性。
本發明授權基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法及系統在權利要求書中公布了:1.基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法,其特征在于:所述基于模式配對和被動誘騙態的量子密鑰分發方法包括以下步驟: S1、Alice和Bob分別產生一對糾纏光子,其中空閑光子被本地第一探測器接收,信號光子被發送至被動誘騙態模塊; S2、Alice和Bob分別對信號光子通過信號路徑和誘騙路徑兩條路徑進行信息編碼,獲得相干量子態A i和B i,并向Charlie隨機發送調制后的信號態或誘騙態; S3、Charlie對Alice和Bob發送的相干量子態A i和B i進行單光子干涉測量并公布測量結果,其中,Charlie的兩個探測器有且只有一個響應的情況稱為一次成功的探測; S4、重復N輪S1至S3后進行模式配對; S5、基矢篩選:根據配對成功的兩個回合Alice和Bob所選的強度確定基的種類并篩選; S6、密鑰映射:Alice和Bob分別根據每對的基、強度和相位確定初始密鑰; S7、參數估計; S8、密鑰提取; S2中,信號通過被動誘騙態模塊的第一分束器后分別進入信號路徑和誘騙路徑并調制,調制后信號通過第二分束器后,一路發送給Charlie,另一路通過第三分束器到達Alice或Bob的兩本地探測器; 對于Alice的第i輪量子態,其相干量子態表示為,其中上標表示Alice端,為相干態的強度,為相干態的相位,,為虛單位; 若發送的是信號態,強度隨機地從{0,μ}中選擇,同時相位隨機地從[0,2π中選擇,誘騙路徑的強度調制至零; 若發送的是誘騙態,誘騙路徑的可變衰減器保持不調制,兩條路徑均從{0,μ}中隨機選擇強度,兩條路徑上的脈沖相位從[0,2π中隨機選擇; Alice根據本地第二第三兩個探測器的響應結果獲得不同的誘騙態模式,并得到誘騙態脈沖相位; S4中,當Alice和Bob都發送信號態時,對于成功探測的所有回合,Alice和Bob將間隔不超過最大配對間隔的兩個成功探測的回合組合為一對,并將這兩輪中的編碼相位或強度構成一數據對; S5中,如果配對成功的兩個回合,Alice所選的強度是0,μ或μ,0,Alice將數據對標記為Z基;如果強度是μ,μ,則標記為X基;如果強度是0,0,則標記為0基;Bob使用相同的方法來設置數據對的基;在基設置完成后,Alice和Bob公布每一數據對的基,如果都公布X基或Z基,則保留,否則丟棄; S6中,對于索引值為i和j的每個Z基數據對,如果Alice的強度,=0,μ,則Alice將她的密鑰置為0,否則將置為1;Bob的初始密鑰比特設置與Alice剛好相反,即Bob的強度=0,μ,將他的密鑰置為1,否則將置為0; 對于X基數據對,初始密鑰從相對相位中獲得,計算公式為: ; Bob以類似的方式確定初始密鑰比特k b和對準角θ b,但Bob有一個額外的密鑰翻轉操作:如果在兩個回合中,第i和第j的探測器響應是L,L或R,R,則Bob保持他的密鑰比特;如果探測器響應是L,R或R,L,則Bob翻轉密鑰比特,并且在X基上,只有當Alice和Bob的對準角度相等即θ a=θ b時,數據對才會被保持,否則數據對將被丟棄; S7中,Alice和Bob對Z基的相位翻轉錯誤率和量子比特誤碼率進行參數估計; S8中,Alice和Bob使用發送的信號態情況下的Z基對來生成密鑰,同時根據、和進行密鑰協商和秘密放大,獲得安全的密鑰; 密鑰生成率的表達公式為: 其中,,代表每輪生成的對數預期值,l是最大配對間隔,p是某輪是一個成功探測事件的概率,r s是一個成功探測脈沖對是信號對的概率,和分別是信號對中預期的單光子對的比例和單光子對的相位錯誤率,f是糾錯效率,是信號對的比特錯誤率,是二進制香農熵函數。
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