C·14讯 8月11日消息(南山)据国家知识产权局,国科量子通信网络有限公司近期公开了一项名为“一种基于量子通信的密钥分发方法及系统”的专利,发明人为:石涛;陈诗萃;王军伟。
专利内容显示:
基于量子通信的密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)是一种利用量子力学原理进行安全密钥共享的技术,其通过量子比特传输随机密钥,利用量子不可克隆(未知的量子态无法被精确复制)来保证窃听者无法拷贝密钥,利用量子测量坍缩(当窃听者尝试测量量子态时,量子态会发生变化)来确保任何窃听行为都会被暴露。
以广泛应用的BB84协议为例,Alice(发送者)随机生成由0和1组成的比特流,并为每个比特随机选择一种基进行编码(包括4种偏振态),Bob(接收者)通过量子信道接收比特流后随机选择一种基进行解码,再通过公开信道公开各自的基信息,当比特对应的基一致时,则保留该比特,否则丢弃,最终生成密钥;然而,BB84协议的量子信道的传输距离受到光子衰减的限制,随着传输距离的增加,光子数量急剧减少,导致安全密钥生成率显著下降。
现有通过孪生场量子密钥分发(Twin-Field Quantum Key Distribution,TF-QKD)协议克服长距离通信的瓶颈,即Alice和Bob各自产生一个通过随机相位编码的弱相干光脉冲,相位编码规则为0比特对应的相位为0或者π,1比特对应的相位为π/2或者3π/2,再将弱相干光脉冲发送至中间站进行干涉测量,干涉测量规则为当相位差为0或者π时,则会发生相干增强,检测器D0亮起,当相位差为π/2或者3π/2时,则会发生相干减弱,检测器D1亮起,最终将干涉结果公布生成密钥,由于中间站的设定,光子无需穿越整个信道,从而有效增加通信距离,并且由于中间站只进行干涉测量和公布,即使中间站被攻击,也无法破译密钥,因此具备测量设备无关(MDI)的优势,此外,相位编码相比于偏振态更适合长距离传输。
然而,光纤中存在相位漂移、温度变化、光纤长度变化等,且TF-QKD协议需要两个光脉冲保持相干,导致干涉对比度下降,影响密钥生成率。
本发明在TF-QKD协议的基础上,综合考虑了光纤中相位漂移、温度变化、光纤长度变化等因素,通过第一预测模型(深度学习)结合第二预测模型(多项式方程)预测相位补偿值,并利用误差控制策略优化补偿决策,从而提高干涉对比度,减少误码率,提升密钥生成率。
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