共信道传输的量子密钥分发方法、系统和设备

本公开涉及信息安全，更具体地，涉及一种共信道传输的量子密钥分发方法、系统和设备。

背景技术：

1、量子密钥分发技术利用量子力学不确定原理和量子不可克隆定律可以实现安全共享密钥。随着量子技术的发展，越来越多的企业开始采用量子密钥分发技术实现信息的加密保护。目前，量子密钥分发技术可以广泛应用于金融系统、电子商务、政府系统等领域。

2、在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中量子密钥分发过程中量子光信号中存在较多的干扰信号，导致量子密钥分发的效率较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种共信道传输的量子密钥分发方法、系统和设备。

2、本公开的一个方面提供了一种共信道传输的量子密钥分发方法，应用于量子密钥分发系统的接收端，包括：响应于获取由发送端发送的复合光信号，对上述复合光信号进行分波处理，得到第一量子光信号、同步光信号和经典光信号。对上述第一量子光信号进行量子态测量，得到处于确定状态的第二量子光信号。利用上述同步光信号对上述第二量子光信号进行时钟同步处理，得到第三量子光信号。利用预设时间位置信息，对上述第三量子光信号进行信号剔除，得到第四量子光信号。以及基于上述经典光信号和上述第四量子光信号进行密钥协商，得到目标密钥。

3、根据本公开的实施例，上述共信道传输的量子密钥分发方法，还包括：响应于初始化请求，基于上述发送端发送的初始化光信号来确定上述预设时间位置信息。

4、根据本公开的实施例，上述响应于初始化请求，基于上述发送端发送的初始化光信号来确定上述预设时间位置信息，包括：响应于上述初始化请求，获取由上述发送端发送的初始化光信号。对上述初始化光信号进行分波处理，得到初始化同步光信号和初始化经典光信号；分别基于针对上述初始化同步光信号和上述初始化经典光信号各自的量子态测量结果，得到上述初始化同步光信号的时间位置信息和上述初始化经典光信号的时间位置信息。以及根据上述初始化同步光信号的时间位置信息和上述初始化经典光信号的时间位置信息，得到上述预设时间位置信息。

5、根据本公开的实施例，上述利用预设时间位置信息，对上述第三量子光信号进行信号剔除，得到第四量子光信号，包括：基于上述预设时间位置信息，确定与上述初始化同步光信号和上述初始化经典光信号对应的目标波段。以及从上述第三量子光信号中剔除与上述目标波段对应的光信号，得到上述第四量子光信号。

6、根据本公开的实施例，上述基于上述经典光信号和上述第四量子光信号进行密钥协商处理，得到目标密钥，包括：基于上述经典光信号，确定上述发送端的基矢。基于上述发送端的基矢和上述接收端的基矢，从上述第四量子光信号中确定筛后密钥。对上述筛后密钥误码计算，得到上述筛后密钥的误码率。在上述筛后密钥的误码率小于预设值的情况下，对上述筛后密钥进行纠错处理，得到中间目标密钥。基于对上述筛后密钥的纠错处理结果，对上述中间目标密钥进行放大处理，得到上述目标密钥。

7、本公开的另一个方面提供了一种共信道传输的量子密钥分发系统，包括：发送端，用于生成量子光信号、协商光信号和经典光信号，并将上述量子光信号、协商光信号和经典光信号合波得到的复合光信号向接收端发送。信道，用于传输上述复合光信号。接收端，用于对接收到的上述复合光信号进行分波处理，得到对分波得到的第一量子光信号进行量子态测量，利用预设时间位置信息，剔除上述第一量子光信号中的同步光信号和经典光信号，得到第四量子光信号，基于上述经典光信号和上述第四量子光信号进行密钥协商，得到目标密钥。

8、根据本公开的实施例，上述发送端，包括：量子态制备模块，用于利用第一时钟信号，生成单光子信号量子光信号，其中，上述单光子量子光信号为单光子量级的信号。同步光生成模块，用于利用第二时钟信号，生成同步光信号；第一经典通信收发器模块，用于利用第三时钟信号，生成经典光信号。第一波分复用器，用于将上述量子光信号、上述同步光信号和上述经典光信号进行合波处理，得到复合光信号。第一电控系统，用于输出上述第一时钟信号、上述第二时钟信号和上述第三时钟信号，其中，上述第一时钟信号、上述第二时钟信号和上述第三时钟信号为同步时钟，且上述第一时钟信号、上述第二时钟信号、上述第三时钟信号之间相参。

9、根据本公开的实施例，上述量子态制备模块，用于利用第一时钟信号，生成量子光信号，包括：利用上述第一时钟信号触发激光器，生成光脉冲信号；利用量子态调制单元对上述光脉冲信号进行量子态调制，得到中间光脉冲信号；利用光衰减器对上述中间光脉冲信号进行光衰减处理，得到上述量子光信号；其中，上述光衰减器包括固定光衰减器和电控光衰减器中的至少一种。

10、根据本公开的实施例，上述接收端包括：第二波分复用器，用于对从接收端获取到的复合光信号进行分波处理，得到第一量子光信号、同步光信号和经典光信号。量子态测量模块，用于对上述第一量子光信号进行量子态测量，得到处于确定状态的第二量子光信号。同步光处理模块，用于对上述第二量子光信号进行时钟同步处理，得到第三量子光信号。第二电控系统，用于记录上述第二量子光信号，并利用预设时间位置信息，对上述第三量子光信号进行信号剔除，得到第四量子光信号。第二经典通信收发器模块，用于基于上述经典光信号和上述第四量子光信号进行密钥协商，得到目标密钥。

11、本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：

12、一个或多个处理器；

13、存储器，用于存储一个或多个计算机程序，

14、其中，上述一个或多个处理器执行上述一个或多个计算机程序，以实现上述方法的步骤。

15、本公开的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，上述计算机程序或指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

16、本公开的另一方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，上述计算机程序或指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

17、根据本公开提供的共信道传输的量子密钥分发方法、系统和设备，通过对复合光信号进行分波处理，可以得到第一量子光信号、同步光信号和经典光信号，对第一量子光信号进行量子测量，可以得到处于确定状态的第二量子光信号，利用同步光信号对第二量子光信号进行时钟同步处理，可以得到第三量子光信号，在发送端和接收端时钟同步的情况下，利用预设时间位置信息，对第三量子光信号进行信号剔除，可以得到第四量子光信号，基于经典光信号和第四量子光信号进行密钥协商，可以得到目标密钥，通过对第三量子光信号进行信号剔除，可以降低第三量子光信号中同步光信号和经典光信号的干扰，且避免了增加频谱间隔，从而不会增加经典光信号的传输损耗，进而降低了使用成本，提高了量子密钥分发的效率。

技术特征：

1.一种共信道传输的量子密钥分发方法，应用于量子密钥分发系统的接收端，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述响应于初始化请求，基于所述发送端发送的初始化光信号来确定所述预设时间位置信息，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设时间位置信息，对所述第三量子光信号进行信号剔除，得到第四量子光信号，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述经典光信号和所述第四量子光信号进行密钥协商处理，得到目标密钥，包括：

6.一种共信道传输的量子密钥分发系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述发送端，包括：

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述量子态制备模块，用于利用第一时钟信号，生成量子光信号，包括：

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收端，包括：

10.一种电子设备，包括：

技术总结本公开提供了一种共信道传输的量子密钥分发方法、系统和设备，可以应用于信息安全技术领域。该共信道传输的量子密钥分发方法，应用于量子密钥分发系统的接收端，包括：响应于获取由发送端发送的复合光信号，对复合光信号进行分波处理，得到第一量子光信号、同步光信号和经典光信号；对第一量子光信号进行量子态测量，得到处于确定状态的第二量子光信号；利用同步光信号对第二量子光信号进行时钟同步处理，得到第三量子光信号；利用预设时间位置信息，对第三量子光信号进行信号剔除，得到第四量子光信号；以及基于经典光信号和第四量子光信号进行密钥协商，得到目标密钥。技术研发人员：韩正甫,郝鹏磊,王双,陈巍,银振强,何德勇,周政,郭光灿受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26