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连续变量量子密钥分发的新型协调设计

2022-04-21张梅香周玲霞

无线电工程 2022年4期
关键词:系统

窦 寅,张梅香,周玲霞

(扬州大学 信息工程学院,江苏 扬州 225009)

0 引言

量子计算机的问世,使得传统加密体系受到严重威胁,人们将目光聚集到新兴的量子加密领域。作为量子通信两大重要分支之一,量子密钥分发(QKD)为未来的加密通信提供了可靠的理论支撑。量子密钥分发按照相干态信息的类型可以分为2大类:连续变量量子密钥分发(CVQKD)和离散变量量子密钥分发(DVQKD)。由于初始技术发展受限,研究DVQKD,单光子的检测更为容易,但制备成本较高。零差和外差检测技术[1]的诞生,使得连续的光束作为相干态信息被引入系统,CVQKD拥有更好的发展潜力[2]。

传统的CVQKD中,需要利用多维协调[3]来提高性能。在后处理部分[4],接收端为了恢复接收到的码字信息,需要发送端提供必要的辅助参数。然而,这些参数的传输为信息泄露留下了隐患。本文分析了后处理的数据协调流程,利用虚拟信道模型分析,成功证明了辅助译码参数|y|的传输是非必要的,并给出了新的传输方案。

1 相干态CVQKD协议

相干态的CVQKD系统是由BB84协议[5-6]演变而来,是基于准备和测量的相干态QKD协议。此外,基于纠缠态的QKD协议[7]为通信双方Alice和Bob提供绝对安全的通信,且可以抵御来自窃听者Eve的攻击。在相干态的CVQKD系统中,按照协议内容可以分为3个部分[8]:量子传输、信息协调和隐私放大。

量子传输阶段,Alice和Bob利用量子信道进行相干态信息传递,由Alice首先发送一连串的光束,作为初始的量子信息|qk+ipk。Bob利用检测技术随机地检测来自Alice的qk和pk,得到{y1,y2,…,ys},并与Alice沟通,Alice通过y筛选出合适的qk和pk,选定双方的相干态信息,完成相干态协议。……

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