恭喜南京邮电大学王琴获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京邮电大学申请的专利一种测量设备无关的量子随机数发生方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114978501B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210554721.1,技术领域涉及:H04L9/08;该发明授权一种测量设备无关的量子随机数发生方法是由王琴;侯天磊;孙铭烁;王琛;张春辉设计研发完成,并于2022-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种测量设备无关的量子随机数发生方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种四强度诱骗态测量设备无关量子随机数发生方法,该方法可应用于对安全性和抗损耗能力有更高要求的量子信息处理系统中。在本发明中,发送端随机制备四种不同强度的光脉冲,其中一个强度作为信号态,另外三个强度作为诱骗态;测量端通过三个不同强度诱骗态下的数据可以紧致有效地估计信道参数,优化系统的随机性大小,从而提升最终的量子随机数生成率和传输距离。本发明首次提出四强度诱骗态测量设备无关量子随机数发生方法,与以往的同类方法相比,大幅提高了信道传输的抗损耗能力和量子随机数生成效率。
本发明授权一种测量设备无关的量子随机数发生方法在权利要求书中公布了:1.一种测量设备无关的量子随机数发生方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,Alice通过种子随机数将N个光源脉冲随机调制为四种不同的强度,分别表示为强度φ,v,w和s,进而将所有光脉冲分为四个子集:Sφ,Sv,Sw和Ss,四个子集分别是真空态φ、诱骗态v,诱骗态w,与信号态s集合,对四种光源强度分别进行编码并发送给Bob端;步骤2,Bob端对所有传送过来的光脉冲执行POVM测量,对经过POVM测量后的结果进行估算得到单光子的贡献,最后对信号态s进行Z基矢测量,提取随机性大小R;具体包括如下步骤:步骤2.1,Bob端对所有传送过来的光脉冲执行POVM测量;对光源强度γ所做的POVM测量表示为: 式中,pk|γ表示在光源强度γ下k光子的概率,Fb|k表示在k光子数下输出结果为b的POVM测量;光脉冲的诱骗态被随机投影到I+σz2、I-σz2、I+σx2、I+σy2其中一个密度矩阵上,对光源强度为γγ∈{s,v,w},制备态为m下输出结果为b的概率表示为: 其中,m∈{0,1,+,+i},ab|k表示发送k光子下得到输出结果为b的概率,b∈{0,1},σ=σx,σy,σz表示泡利算符,表示在k光子下输出结果为b的Bloch球上三维实数向量,如果发送来的脉冲是来自于真空态,那么无论编码信息和测量算符怎样,输出结果为b的概率恒为ab|0,即Qb|φ=ab∣0;步骤2.2,对经过POVM测量后的结果进行估算得到单光子的贡献,具体为:分别定义估测概率pk|γ的上下界与 其中Nγ为所发送γ脉冲的脉冲个数,ξm',q为误差函数,m'表示观察样本数量,q表示测量结果输出的数量;计算参数a0|1的下界为: 其中,表示统计起伏下发送单光子输出结果为0的概率的估测下界;表示在考虑统计起伏下发送零光子得到输出结果为0的概率的估测上界;其中: 上式中,应满足c1≥0,等价于要求不等式成立,为方便计算起见,令uw=2uv,同时设置则上面不等式成立,同理,对a0|1的上界做紧致估算紧致估算: 其中,表示在考虑统计起伏下发送零光子得到输出结果为0的概率的估测下界;进一步的,对参数与下界值分别进行计算: 其中,分别表示在单光子下输出结果为0时三维向量的第二项与第三项元素步骤2.3,对信号态s进行Z基矢测量,提取随机性大小R;在约束条件:0≤a0|k≤1,b=0,1,k=0,1,2…, 下,最终得到随机密钥提取率大小: 其中,表示在统计起伏下信号态s下的单光子概率的下界估测值,Ns表示信号态下的脉冲光子数,N表示光源发送的总脉冲光子数,H∞x=-log2maxx,1-x表示二元最小熵函数。
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