量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114143860A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111327057.9(22)申请日2021.11.10(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人龙桂鲁(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606代理人颜潇(51)Int.Cl.H04W52/02(2009.01)权利要求书2页说明书15页附图5页(54)发明名称量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端(57)摘要本申请涉及一种量子直接通信方法、装置、消息发送端、消息接收端、计算机可读存储介质及计算机程序产品，该方法为：对初始消息进行预处理得到中间消息；根据标记基矢选择策略对中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到中间消息的基矢标记信息；对中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；根据中间消息的基矢标记信息和待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端。本申请提供的量子直接通信方法，能够在保证消息传输安全性的前提下，仅需要将消息在量子信道中传输一次即可完成通信，增加了消息的传输距离。CN114143860ACN114143860A权利要求书1/2页1.一种量子直接通信方法，其特征在于，所述方法执行在消息发送端，所述方法包括：对初始消息进行预处理得到中间消息，所述中间消息包括多对信息码；根据标记基矢选择策略对所述中间消息中的每一个信息码进行基矢标记得到所述中间消息的基矢标记信息；所述标记基矢选择策略为选择相同或者不同的基矢对所述中间消息中每一对信息码进行基矢标记；对所述中间消息和预设的第一随机数进行异或运算得到待发送消息；根据所述中间消息的基矢标记信息和所述待发送消息对多个初始量子态进行调制得到多个发射量子态，并将所述多个发射量子态通过目标量子信道发送给消息接收端，所述初始量子态是所述消息发送端中的光源产生的原始量子态，所述发射量子态携带所述待发送消息的一个信息码以及所述信息码的基矢标记信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对初始消息进行预处理得到中间消息，包括：将预设的第二随机数与所述初始消息进行哈希逆运算得到所述第一消息；为所述第一消息添加预设的纠错码得到第二消息；对所述第二消息中的信息码进行复制得到第三消息；按照预设的排列方式对所述第二消息中的信息码以及所述第三消息中的信息码进行排列得到所述中间消息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对初始消息进行预处理得到中间消息之前，所述方法包括：通过预存的共享密钥对所述初始消息进行加密处理。4.一种量子直接通信方法，其特征在于，所述方法执行在消息接收端，所述方法包括：通过目标量子信道接收消息发送端发送的多个发射量子态，每一个发射量子态携带目标消息的信息码以及与所述信息码的基矢标记信息；根据测量基矢选择策略对所述多个发射量子态进行测量，并根据测量结果将所述目标消息划分为第一消息和第二消息，所述测量基矢选择策略为选择不同的基矢对所述每一对发射量子态的进行测量；所述第一消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息相同，所述第二消息中每一个信息码的基矢标记信息与所述消息接收端选择的测量基矢信息不同；在所述第一消息满足预定的解码条件时，从所述消息发送端获取解码信息对所述第一消息进行解码得到所述目标消息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将多个第一信息码与多个第二信息码进行比对，根据比对结果确定所述第一消息的误码率，所述多个第一信息码是从所述第一消息中选取的，所述多个第二信息码是从所述消息发送端获取的，所述多个第二信息码在所述多个发射量子态中的位置与所述多个第一信息码相对于在所述多个发射量子态中的位置相同；根据所述第一消息中信息码的数量以及所述多个发射量子态的数量确定所述第一消息的损耗率；若所述第一消息的误码率以及损耗率均在各自对应的预设阈值，则确定所述第一消息满足预定的解码条件。2CN114143860A权利要求书2/2页6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解码信息包括第一随机数，所述方法包括：将所述第一消息与所述第一随机数进行异或计算得到第三消息。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述解码信息还包括纠错码，所述方法包括：根据所述纠错码对所述第三消息进行去冗余处理，得到第四消息。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述第四消息进行哈希计算，得到加密目标消息。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过预存的共享密钥对所述加密目标消息进行解密处理得到所述目标消息。10.根据权利要求4所述