【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電網(wǎng)密鑰分發(fā)，特別是一種電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在電力網(wǎng)絡(luò)中，密鑰分發(fā)技術(shù)是確保通信安全和數(shù)據(jù)保護(hù)的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的密鑰分發(fā)方法，如基于對稱或非對稱加密的密鑰交換協(xié)議，雖然在多數(shù)情況下能夠提供所需的安全性，但在面對量子計算等新興技術(shù)時，這些傳統(tǒng)方法可能面臨安全性降低的風(fēng)險。電力網(wǎng)絡(luò)由于其廣泛的地理分布和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的屬性，特別需要一種高度安全且可靠的密鑰分發(fā)機(jī)制。
2、現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)密鑰分發(fā)系統(tǒng)通常依賴于經(jīng)典加密技術(shù)，這些技術(shù)可能因為密鑰管理不善、密鑰更新頻率低、以及密鑰在多點間共享時的安全漏洞等問題而遭受攻擊。此外，隨著量子計算的發(fā)展，傳統(tǒng)加密方法的安全性更是受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。例如，使用量子算法，如shor算法，可以在多項式時間內(nèi)破解大多數(shù)現(xiàn)有的公鑰加密系統(tǒng)，這對電力網(wǎng)絡(luò)的安全操作構(gòu)成了直接威脅。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)及系統(tǒng)中存在的問題，提出了本專利技術(shù)。
2、因此，本專利技術(shù)所要解決的問題在于：現(xiàn)有的密鑰分發(fā)方式安全性較低。
3、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
4、第一方面，本專利技術(shù)實施例提供了一種電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其包括以下步驟，
5、密鑰分發(fā)設(shè)備和密鑰接收設(shè)備通過經(jīng)典信道協(xié)商退相干參數(shù)；
6、密鑰分發(fā)設(shè)備準(zhǔn)備量子比特，隨機(jī)選擇量子比特的偏振態(tài)，并根據(jù)協(xié)商的退相干參數(shù)調(diào)整量子比特的偏振
7、建立通信鏈路，將量子態(tài)通過通信鏈路發(fā)送到密鑰接收設(shè)備；
8、密鑰接收設(shè)備根據(jù)退相干參數(shù)對接收到的量子比特進(jìn)行調(diào)整，并隨機(jī)選擇測量基對接收到的量子比特進(jìn)行測量；
9、密鑰分發(fā)設(shè)備和密鑰接收設(shè)備通過經(jīng)典信道交換制備和測量基礎(chǔ)的信息，并比對基礎(chǔ)相同的結(jié)果，從中提取密鑰；
10、計算量子比特誤差率，評估密鑰的錯誤率是否在設(shè)定的接受范圍內(nèi)，根據(jù)評估結(jié)果，獲得最終安全密鑰。
11、作為本專利技術(shù)所述電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的一種優(yōu)選方案，其中：通過經(jīng)典信道協(xié)商退相干參數(shù)的方法包括，
12、通過密鑰分發(fā)設(shè)備制備量子態(tài)；
13、構(gòu)建量子比特誤差模型；
14、通過將量子比特誤差模型的值最小化，計算最優(yōu)退相干參數(shù)。
15、作為本專利技術(shù)所述電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的一種優(yōu)選方案，其中：密鑰分發(fā)設(shè)備制備量子態(tài)表示為，
16、|ψ>＝α|η>+β|v>
17、式中，α和β均表示為復(fù)數(shù)，并滿足公式：
18、|α|2+|β|2＝1
19、其中，|ψ>表示為量子態(tài)，|η>表示為水平偏振，|v>表示為垂直偏振態(tài)。
20、作為本專利技術(shù)所述電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的一種優(yōu)選方案，其中：量子比特誤差模型表示為，
21、
22、其中，θ表示為與量子態(tài)制備有關(guān)的參數(shù)，γ表示為退相干強(qiáng)度的參數(shù)，qber(d)表示為量子比特誤差率，d表示為退相干參數(shù)。
23、作為本專利技術(shù)所述電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的一種優(yōu)選方案，其中：對接收到的量子比特進(jìn)行調(diào)整的方法為，
24、根據(jù)最優(yōu)退相干參數(shù)計算量子通道作用后的新量子態(tài)的計算方法表示為：
25、e(ρ)＝(1-p)ρ+pzρz
26、式中，p＝1-e-γd，p表示為相位翻轉(zhuǎn)概率，ρ表示為系統(tǒng)的初始狀態(tài)，z表示為pauli-z算符，e(ρ)表示為新量子態(tài)；
27、密鑰接收設(shè)備對接收到的量子比特施加一個相反的相位變換。
28、作為本專利技術(shù)所述電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的一種優(yōu)選方案，其中：評估密鑰的錯誤率是否在設(shè)定的接受范圍內(nèi)的方法包括，
29、設(shè)置接受范圍[emin，emax]，當(dāng)量子比特誤差率位于接受范圍[emin，emax]內(nèi)時，則對錯誤的量子比特進(jìn)行錯誤校正和隱私放大，去除潛在的信息泄露并修正錯誤，當(dāng)量子比特誤差率未位于接受范圍[emin，emax]內(nèi)時，則重新對接收到的量子比特進(jìn)行調(diào)整。
30、作為本專利技術(shù)所述電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述錯誤校正的步驟為，
31、通過一個安全的經(jīng)典通道共享ldpc來估計誤差，并找到具體的錯誤位置；
32、使用級聯(lián)協(xié)議校正算法來交換錯誤位置的信息，直到錯誤率降至一個預(yù)設(shè)的閾值以下；
33、在錯誤校正后，重新評估比特誤差率，確保比特誤差率處于接受的范圍內(nèi)，當(dāng)比特誤差率仍然高于接受的范圍時，則重新執(zhí)行錯誤校正或放棄密鑰。
34、第二方面，本專利技術(shù)實施例提供了一種電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其包括協(xié)商模塊、量子態(tài)制備模塊、通信鏈路模塊、接收與測量模塊，以及經(jīng)典信息交換模塊；
35、所述協(xié)商模塊用于密鑰分發(fā)設(shè)備和密鑰接收設(shè)備通過經(jīng)典信道協(xié)商退相干參數(shù)，在量子態(tài)傳輸過程中進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；
36、所述量子態(tài)制備模塊用于密鑰分發(fā)設(shè)備準(zhǔn)備量子比特，隨機(jī)選擇量子比特的偏振態(tài)，并根據(jù)協(xié)商的退相干參數(shù)調(diào)整量子比特的偏振態(tài)；
37、所述通信鏈路模塊用于建立通信鏈路，將量子態(tài)通過通信鏈路發(fā)送到密鑰接收設(shè)備；
38、所述接收與測量模塊用于密鑰接收設(shè)備根據(jù)退相干參數(shù)對接收到的量子比特進(jìn)行調(diào)整，并隨機(jī)選擇測量基對接收到的量子比特進(jìn)行測量；
39、所述經(jīng)典信息交換模塊用于密鑰分發(fā)設(shè)備和密鑰接收設(shè)備通過經(jīng)典信道交換制備和測量基礎(chǔ)的信息，并比對基礎(chǔ)相同的結(jié)果，從中提取密鑰。
40、第三方面，本專利技術(shù)實施例提供了一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)上述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的任一步驟。
41、第四方面，本專利技術(shù)實施例提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其中：所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的任一步驟。
42、本專利技術(shù)有益效果為：本專利技術(shù)在經(jīng)典的bb84協(xié)議基礎(chǔ)上加入退相干參數(shù)協(xié)商，這種協(xié)商允許密鑰分發(fā)設(shè)備和密鑰接收設(shè)備通過經(jīng)典信道共同決定退相干參數(shù)，這不僅使得量子密鑰分發(fā)過程能夠自動調(diào)整以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件，還能有效地最小化量子比特誤差率；此外，通過精確控制量子態(tài)的調(diào)整和優(yōu)化錯誤校正及隱私放大策略，本專利技術(shù)能夠更有效地抵抗?jié)撛诘牧孔庸艉铜h(huán)境噪聲，確保電力網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸安全，特別是在面對量子計算威脅時，提供了一種比傳統(tǒng)加密技術(shù)更為可靠的保護(hù)措施。
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1.一種電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.如權(quán)利要求1所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：通過經(jīng)典信道協(xié)商退相干參數(shù)的方法包括，
3.如權(quán)利要求2所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：密鑰分發(fā)設(shè)備制備量子態(tài)表示為，
4.如權(quán)利要求3所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：量子比特誤差模型表示為，
5.如權(quán)利要求4所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：對接收到的量子比特進(jìn)行調(diào)整的方法為，
6.如權(quán)利要求5所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：評估密鑰的錯誤率是否在設(shè)定的接受范圍內(nèi)的方法包括，
7.如權(quán)利要求6所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：所述錯誤校正的步驟為，
8.一種電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，基于權(quán)利要求1～7任一所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：包括協(xié)商模塊、量子態(tài)制備模塊、通信鏈路模塊、接收與測量模塊，以及經(jīng)典信息交換模塊；p>
9.一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的步驟。
10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于：所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.如權(quán)利要求1所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：通過經(jīng)典信道協(xié)商退相干參數(shù)的方法包括，
3.如權(quán)利要求2所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：密鑰分發(fā)設(shè)備制備量子態(tài)表示為，
4.如權(quán)利要求3所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：量子比特誤差模型表示為，
5.如權(quán)利要求4所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：對接收到的量子比特進(jìn)行調(diào)整的方法為，
6.如權(quán)利要求5所述的電力網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)量子密鑰分發(fā)方法，其特征在于：評估密鑰的錯誤率是否在設(shè)定的接受范圍內(nèi)的方法包括，
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉旭，董武，彭迪櫟，劉康，林旭斌，彭琳鈺，湯瑋，陳科羽，龍姣，劉晴，巫嬋娟，金海，晏彬洋，趙訊，
申請(專利權(quán))人：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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