【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及量子通信，具體而言，涉及一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、目前唯一被證明擁有信息論安全性的密碼算法是一次一密(one?time?pad，otp)。量子密鑰分發(fā)(quantum?key?distribution，qkd)技術(shù)與otp算法相結(jié)合，成功地解決了密鑰分發(fā)的難題，使得一次一密的實際使用成為可能，能夠為遠程通信方提供理論上無條件安全的保密通信服務(wù)。量子密鑰分發(fā)(qkd)技術(shù)雖然在理論上被認為是安全的，但在實際應用中，它的安全性受到多種因素的影響，例如，器件的非理想性導致性能的偏差，針對器件非理想性可實施相應的攻擊手段，某些器件的輸出結(jié)果可能由竊聽者控制等。關(guān)于qkd的安全性分析還遠遠不充分，需要抵御器件非理想性帶來的實際安全性問題，因此，進行實際安全性分析是至關(guān)重要的。
2、現(xiàn)有研究在信息協(xié)商前后重復考慮了對手(eve)已知的多光子脈沖的信息，qkd的安全碼率被低估。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：
2、為了解決在信息協(xié)商前后重復考慮對手已知的多光子脈沖的信息，qkd的安全碼率被低估的問題。
3、本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：
4、本專利技術(shù)提供了一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，包括以下步驟：
5、s100、建立與隱私放大和誤碼糾錯相關(guān)的實際離散變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中漸近安全碼率表達式，考慮多光子部分的信息泄漏量，得到誤碼糾錯過程中實際信息
6、s200、考慮離散變量協(xié)議的對稱性，對于發(fā)送端alice的序列，建立真空、單光子和多光子脈沖生成的數(shù)據(jù)比特集；選擇cascade協(xié)商協(xié)議，進行誘餌態(tài)bb84協(xié)議和誘餌態(tài)mdi協(xié)議的安全碼率估計，得到誤碼糾錯過程中實際信息泄露量的計算公式；
7、s300、根據(jù)cascade協(xié)商協(xié)議生成數(shù)據(jù)塊，將數(shù)據(jù)塊序列打亂后秘鑰均勻分布在其中，計算得到多光子脈沖的計數(shù)率與信號脈沖的最小比例，對應得到pns攻擊后的實際信息泄露量，最終得到改進后的漸近安全碼率表達式。
8、進一步地，在步驟s100中，包括，
9、設(shè)r表示實際離散變量系統(tǒng)中的漸近安全碼率表達式，每個信號的隱私方法和誤碼糾錯的漸近安全碼率表達式如下：
10、
11、其中，ppass為信號通過篩選的概率；s是滿足發(fā)送端alice和接收端bob聯(lián)合統(tǒng)計量的所有密度算符的集合；表示量子和經(jīng)典聯(lián)合系統(tǒng)中兩個經(jīng)典量子聯(lián)合態(tài)的最小相對熵，ρ是密度算符；是原始密鑰的每個比特在糾錯過程中使用的比特數(shù)；
12、實際信息泄露量為：
13、
14、其中，是系統(tǒng)處于以光子為特征的狀態(tài)的概率；s(·)表示馮·諾伊曼熵；zr為將r轉(zhuǎn)換的經(jīng)典寄存器；是在的標準基上測量得到的經(jīng)典寄存器，是存儲給定公告的bob測量結(jié)果的寄存器；和是分別存儲發(fā)送端alice和接收端bob公告的經(jīng)典寄存器；是輸出光子數(shù)為的密度算符；
15、設(shè)，
16、
17、其中，表示來自多光子部分的信息泄漏量；
18、則有，
19、
20、其中，表示在所有光子在糾錯過程中的信息泄漏量。
21、進一步地，在步驟s200中，包括，由于離散變量協(xié)議的對稱性，在不失一般性的前提下，對于發(fā)送端alice的序列，設(shè)a0、a1和am分別表示由真空、單光子和多光子脈沖生成的數(shù)據(jù)比特集，滿足a＝a0∪a1∪am，其中，a是包含所有數(shù)據(jù)比特的集合；經(jīng)信息協(xié)商后生成一組數(shù)據(jù)塊每個塊c∈c是一個包含a中幾個比特的集合；每個塊c泄漏1比特信息，篩選碼的長度為n，則信息協(xié)商的原始信息泄漏量的估計量為
22、設(shè)在多光子部分已被對方知曉，需要在信息協(xié)商前被減去，則實際泄露量的估計量為
23、令d表示信息協(xié)商后的數(shù)據(jù)塊長度集，集合cl，滿足其中，cl是塊長為l的數(shù)據(jù)塊集合，是塊長為l且數(shù)據(jù)比特來源于多光子的數(shù)據(jù)塊集合；已知序列在每輪之前都會被打亂，然后密鑰在序列中均勻分布，則有，
24、
25、其中，δm表示多光子脈沖的計數(shù)率與信號脈沖的比例；表示多光子脈沖的計數(shù)率與信號脈沖的最小比例；
26、最終得到改進后的skr公式：
27、
28、其中，q是篩選成功的概率；qμ是信號態(tài)的響應率；是δm的下限。
29、進一步地，在步驟s300中，對于誘餌態(tài)bb84協(xié)議，已知在誘餌態(tài)bb84協(xié)議中其中，是δi(i＝o，1)的上限；通過使用誘餌態(tài)方法有，
30、
31、其中，qi表示光子數(shù)為i(i＝0，1，2，...，n)的脈沖的計數(shù)率；δi＝qi/qμ；yi是發(fā)送端alice發(fā)送包含i個光子的脈沖時接收端bob探測器響應的概率；v1和v2是雙誘餌態(tài)的平均光子數(shù)，且v2＜＜v1<μ，μ是信號狀態(tài)中的平均光量；
32、根據(jù)式(7)有，
33、
34、然后，得到y(tǒng)1和δ1的上界為：
35、
36、對于y0和δ0，根據(jù)式(7)有，
37、
38、因此，y0和δ0的上界為，
39、
40、根據(jù)式(9)和式(11)，可以計算的值，代入式(6)得到安全碼率。
41、進一步地，在步驟s300中，對于誘餌態(tài)mdi協(xié)議，設(shè)計算和
42、
43、其中，δij的下標i和j分別表示發(fā)送端alice和接收端bob發(fā)送的光子數(shù)，其中，qμμ是信號態(tài)響應率，qij表示分別來自alice和bob的光子數(shù)為i(i＝0，1，2，...，n)和j(j＝0，1，2，...，n)的脈沖計數(shù)率，是δmm的下限，是δij(i，j＝0,1)的上限；
44、根據(jù)誘餌態(tài)分析和以下線性約束，求解和
45、
46、其中，其中是yij(i，j＝0,1)的上限，表示發(fā)送端alice和接收端bob的誘餌態(tài)強度為時光子數(shù)na(nb)的概率，服從泊松分布：
47、
48、根據(jù)式(12)，計算的值，代入式(6)得到安全碼率。
49、本專利技術(shù)一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有與上述步驟對應的程序模塊，運行時執(zhí)行上述的量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法中的步驟。
50、本專利技術(shù)一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序配置為由處理器調(diào)用時實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法的步驟。
51、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益效果是：
52、本專利技術(shù)一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法及系統(tǒng)，通過證明量子脈沖和經(jīng)典數(shù)據(jù)比特之間的相互依賴關(guān)系，考慮量子密鑰分發(fā)在后處理過程中，由多光子脈沖產(chǎn)生的信息泄漏量，得到更準確的后處理的信息泄漏量，提高了量子密鑰分發(fā)安全密鑰率和傳輸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于：在步驟S100中，包括，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于：在步驟S200中，包括，由于離散變量協(xié)議的對稱性，在不失一般性的前提下，對于發(fā)送端Alice的序列，設(shè)A0、A1和AM分別表示由真空、單光子和多光子脈沖生成的數(shù)據(jù)比特集，滿足A＝A0∪A1∪AM，其中，A是包含所有數(shù)據(jù)比特的集合；經(jīng)信息協(xié)商后生成一組數(shù)據(jù)塊每個塊c∈C是一個包含A中幾個比特的集合；每個塊C泄漏1比特信息，篩選碼的長度為N，則信息協(xié)商的原始信息泄漏量的估計量為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于：在步驟S300中，對于誘餌態(tài)BB84協(xié)議，已知在誘餌態(tài)BB84協(xié)議中其中，是Δi(i＝0，1)的上限；通過使用誘餌態(tài)方法有，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于：在步驟S300中，對于誘餌態(tài)MDI協(xié)議，設(shè)計算和<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于：在步驟s100中，包括，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子密鑰分發(fā)信息泄露量的估計方法，其特征在于：在步驟s200中，包括，由于離散變量協(xié)議的對稱性，在不失一般性的前提下，對于發(fā)送端alice的序列，設(shè)a0、a1和am分別表示由真空、單光子和多光子脈沖生成的數(shù)據(jù)比特集，滿足a＝a0∪a1∪am，其中，a是包含所有數(shù)據(jù)比特的集合；經(jīng)信息協(xié)商后生成一組數(shù)據(jù)塊每個塊c∈c是一個包含a中幾個比特的集合；每個塊c泄漏1比特信息，篩選碼的長度為n，則信息協(xié)商的原始信息泄漏量的估計量為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子密...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：毛昊坤，徐紅偉，李瓊，楊博，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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