(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211322028.8 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 南京大学 地址 210093 江苏省南京市 鼓楼区汉口路 22号 (72)发明人 尹华磊　谢元梅　李明阳　 (74)专利代理 机构 南京华讯知识产权代理事务 所(普通合伙) 32413 专利代理师 仝东凤 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04B 10/508(2013.01) H04B 10/70(2013.01) (54)发明名称 一种优化配对的测量设备无关量子密钥分 发方法 (57)摘要 本发明公开了一种优化配对的测量设备无 关量子密钥分发方法， 本发明针对异步匹配的测 量设备无关协议进行后匹配和参数估计的过程 做出了创新性设计， 具体的是我们通过预处理对 部分强度信号进行了移去处理， 并通过最优配对 为最近邻配对的方式， 能够在实际实施中完成高 效配对， 使得相位错误率接近理论最低值， 用本 发明提出的方法相比没有预处理的异步匹配测 量设备无关量子密钥分发方法会得到更高的安 全码率结果。 权利要求书6页 说明书13页 附图2页 CN 115396104 A 2022.11.25 CN 115396104 A 1.一种优化配对的测量设备 无关量子密钥分发方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： （1） 制备： 第一发送端和第二发送端均随机制备不同光强的弱相干态量子信号光脉冲 通过量子信道发往测量端； 其中， 制备具体为： 在每个时间窗口t， 第一 发送端和 第二发送端 分别选择 随机相位 和随机经典比特 来制备弱相干态量子信号光脉冲， 第 一发送端制备的弱相干态量子信号光脉冲表达式为 ， 第二发送端制备 的弱相干态量子信号 光脉冲表达式为 ， 其中 ， 为正整数， 为虚数单位， ， 分别为第一发送端和第二发送端制备的量子信号光脉冲光强， ， ； 第一发送端和第二 发送端将 光强的 脉冲作为真空态 量子信号光脉冲， 将 光强的脉冲作为信号态 量子信号光脉冲， 将 光强的脉冲 作为诱骗态量子信号 光脉冲； （2） 测量： 测量端对接收到的第一发送端和第二发送端的量子信号光脉冲进行干涉测 量， 当有且仅有第一探测器和第二探测器中的一个探测器响应时， 记为一个成功事件； 同 时， 测量端记录做出响应的探测器； （3） 后匹配： 对于每一个成功事件， 当第一发送端和第二发送端中任意一方选择诱骗态 量子信号光脉冲时， 则两个发送端均公布各自的光强、 相位信息以及经典比特值； 并且在记 录下所有的成功事件后， 第一发送端和第二发送端根据最近邻配对规则， 得到X基矢和Z基 矢下成功配对的脉冲对， 根据X基矢和Z基矢下成功配对的脉冲对， 分别生 成X基矢下的比特 值和Z基矢下的比特值； （4） 参数估计： 第一发送端和第二发送端随机公布Z基矢下的比特值用于计算Z基矢比 特错误率 ， 公布X基矢下的 比特值用于计算X基矢的 比特错误总数 ， 利用诱骗态方 法进行参数估计； （5） 后处理： 根据参数估计的结果来对Z基矢的比特值进行经典纠错， 错误验证和隐私 放大， 得到最终密钥。 2.根据权利要求1所述的一种优化配对的测量设备无关量子密钥分发方法， 其特征在 于： 所述步骤 （2） 中测量端还测量出第一 发送端和第二 发送端在每个时间窗口t内的由激光 器频率差和信道长度漂移引起的相位噪声差， 记为 。 3.根据权利要求1所述的一种优化配对的测量设备无关量子密钥分发方法， 其特征在 于： 所述步骤 （3） 中第一发送端和第二 发送端根据最近邻配对规则， 得到X基矢和Z基矢下成 功配对的脉冲对的具体过程 为： 首先， 采用 来表示一个成功事件中第一发送端和第二发送端选择量子信号权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115396104 A 2光脉冲的光强， ， ； 然后第一发送端和第二发送 端将光强为 和 的事件抛弃， 再进行剩余成功事件的配对； 用 表示在配对的两个成功事件中所对 应的配对时刻 下， 第一发送 端、 第二 发送端选择量子信号 光脉冲的光强之和； 接着， 定义三类初始配对的事件满足条件： 1） 在Z基矢下初始配对的事件是满足光强之 和 的 成 功事件； 2） 在X基矢下初始配对的事 件是满足光强之和 的成功事件， 同时满足光强之和 的成功事件， 还需满足 或者 ， 其中 ， 是在第 个时间窗口 的相位噪声差， ， 是在第 个时间窗口的相位噪声差； 3） 真空态初始配对的事 件是光强之和满足 的成功事 件； 对满足初始配对条件的所有成功事 件进行配对， 配对过程如下： 步骤A1： 定义任一成功事件为第一配对事件， 第一配对事件寻找该事件后时间间隔最 短的第二配对事件进行配对， 且第一配对事件和第二配对事件中第一发送端、 第二发送端 选择量子信号 光脉冲的光强之和满足 或 或 ； 若存在满足的第二配对事件则进 行步骤A2， 若不存在 满足的第二配对事件则舍弃第一配对 事件， 重新定义另一成功事件为第一配对事件， 返回步骤A1重新寻找第二配对事件， 直至 没 有要配对的成功事 件； 步骤A2： 存在满足的第二配对事件则进行配对时间判断， 当第一配对事件与第二配对 事件进行配对的时间大于 ， 则舍弃第一配对事件， 令第二配对事件为新的第一配对事件 返回步骤A1重新寻找新的第二配对事件； 当第一配对事件与第二配对事件进 行配对的时间 小于等于 ， 则保留第一配对事件与第二配对事件， 保留的第一配对事件与第二配对事件 为最终的成功配对 事件， 其中 为预先设置的配对时间值； 若最终的成功配对事件中第 一配对事件与第 二配对事件的第 一发送端、 第 二发送端选 择量子信号 光脉冲的光强之和满足 ， 则成功权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115396104 A 3