(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 202210943058.4 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 邵阳学院 地址 422000 湖南省邵阳市大祥区李子园、 七里坪 申请人 中南大学 (72)发明人 毛云　刘旭　彭润生　郭迎　张航　 (74)专利代理 机构 西安知诚思 迈知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61237 专利代理师 麦春明 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04B 10/70(2013.01) H04B 10/85(2013.01) (54)发明名称 基于区块链的量子 秘密共享系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于区块链的量子秘密 共享系统及方法， 所述系统包括发送端a、 发送端 b、 传输信道和接收端， 所述发送端a、 发送端b分 别生成量子信号， 并通过传输信道将量子信号发 送至接收端； 本发明具有去中心化、 信息可溯源、 防篡改等特点， 能够实现多个参与方之间的通 信， 通信效率高、 耗时短。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115314196 A 2022.11.08 CN 115314196 A 1.基于区块链 的量子秘密共享系统， 其特征在于， 包括发送端a、 发送端b、 传输信道和 接收端， 所述 发送端a、 发送端b分别生 成量子信号， 并通过传输信道将量子信号 发送至接收 端， 所述接收端包括： 第一50： 50分束器(6)， 用于将发送端a发送的量子信号均分为两部分， 分别发送至第一 零差探测器(8)和第二 零差探测器(9)进行检测； 第二50： 50分束器(7)， 用于将发送端b发送的量子信号均分为两部分， 分别发送至第三 零差探测器(10)和第四零差 探测器(1 1)进行检测； 第一电气合路器(12)， 用于将第一零差探测器(8)、 第三零差探测器(10)的检测结果组 合后输入第一 量化控制器(14)； 第二电气合路器(13)， 用于将第二零差探测器(9)、 第四零差探测器(11)的检测结果组 合后输入第二 量化控制器(15)； 第一量化控制器(14)， 用于将输入信号转换为逻辑信号， 输入第一FPGA数据采集卡 (16)进行存 储； 第二量化控制器(15)， 用于将输入信号转换为逻辑信号， 输入第二FPGA数据采集卡 (17)进行存 储。 2.根据权利要求1所述的基于区块链的量子秘密共享系统， 其特征在于， 所述发送端a 和发送端b分别包 含一个或多个量子密钥发送端； 当仅含一个量子密钥发送端时， 所述 量子密钥发送端通过传输信道与接收端连接； 当包含多个量子密钥发送端时， 发送端a和发送端b的多个量子密钥发送端的输出均通 过高度不对称分束器(5)耦合后， 再通过传输信道与接收端连接 。 3.根据权利要求2所述的基于区块链的量子秘密共享系统， 其特征在于， 所述量子密钥 发送端包括： 激光器(1)， 用于产生相干光信号； FPGA数据生成卡(4)， 用于生成瑞利分布模拟信号和均匀分布模拟信号， 并将瑞利分布 模拟信号发送至电光强度调制器(2)， 将均匀分布模拟信号发送至电光相位调制器(3)； 电光强度调制器(2)， 用于对相干光信号进行 脉冲调制； 电光相位调制器(3)， 用于对脉冲调制结果进行相位调制。 4.根据权利要求3所述的基于区块链的量子秘密共享系统， 其特征在于， 所述激光器 (1)采用Thorlabs  OPG1015皮秒光脉冲发生器， FPGA数据生成卡(4)、 第一FPGA数据采集卡 (16)和第二FPGA数据采集卡(17)采用的是Xilinx  VC707， 电光强度调制器(2)采用的是型 号为MX‑LN‑10的电光强度调制器， 电光相位调制器(3)采用的是型号MPZ ‑LN‑10的电光相位 调制器， 高度不对称分束器(5)是型号为BS036 ‑10:90(R:T)的非偏振分束器立方体， 第一 50： 50分束器(6)和第二50： 50分束器(7)是型号为BS008 ‑50:50非偏振分束器立方体第一零 差探测器(8)、 第二零差探测器(9)、 第三零差探测器(10)、 第四零差探测器(11)采用的是型 号为PDA435A的平衡放大光电检测器。 5.基于区块链的量子 秘密共享方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 发送端a、 发送端b的各量子密钥发送端分别生成离散调制的信号光， 并通过传输信 道将其发送至 接收端； 接收端分别检测发送端a的两个正则分量和发送端b的两个正则分量， 并将相同的正则权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115314196 A 2分量合并得到检测结果； S2， 接收端和各量子密钥发送端公开一组相关数据， 基于此计算各量子密钥发送端与 接收端的通道透射 率， 随后将公开的数据丢弃； S3， 假设第j个量子密钥发送端是诚实的， 接收端公开一组原始数据， 并要求除j个量子 密钥发送端外的其余量子密钥发送端公开相应的值， 据此计算接收端接收到的各个量子密 钥发送端发送的两个正则分量 S4， 基于 计算各量子密钥分发端与接收端之间的安全密钥率Rj， 对于安全密钥 率大于零的各量子密钥发送端， 分别与接 收端进行反相协商、 私密放大获得各自的安全密 钥Kj； S5， 基于各量子密钥发送端的安全密钥Kj对信息M进行加密获得密文E， 将密文E发送至 各量子密钥发送端 进行存储、 记录； 加密方式为 Ka表示发送端a中所有量子密钥发送端的安全密钥的异或 值， Kb表示发送端b中所有量子密钥发送端的安全密钥的异或值。 6.根据权利要求5所述的基于区块链的量子秘密共享方法， 其特征在于， 所述信号光的 生成过程如下： FPGA数据生成卡(4)生成瑞利分布模拟信号和均匀分布模拟信号， 并将瑞利分布模拟 信号发送至电光强度调制器(2)， 均匀分布模拟信号发送至电光相位调制器(3)， 电光强度 调制器(2)据此对激光器(1)生 成的相干信号光进 行脉冲调制得到脉冲相关光， 电光相位调 制器(3)对脉冲相干光进行相位调制得到信号 光； 所述信号光呈四态离散调制相干态|Xj+iPj>， Xj为信号光的振幅， Pj为信号光的相位， i 为虚数。 7.根据权利要求5所述的基于区块链的量子秘密共享方法， 其特征在于， 所述检测结果 的获取过程如下： 第一50： 50分束器(6)将发送端a发送的信号光均分为两部分， 分别输入第一零差探测 器(8)、 第二零差探测器(9)， 第二50： 50分束器(7)将发送端b发送的信号光均 分为两部分， 分别输入第三 零差探测器(10)、 第四零差 探测器(1 1)； 使用第一零差探测器(8)、 第二零差探测器(9)分别检测发送端a的两个正则分量， 使用 三零差探测器(10)、 第四零差 探测器(1 1)分别检测发送端b的两个正则分量； 第一电气合路器(12)将第一零差探测器(8)、 第三零差探测器(10)检测到的正则分量 组合后输入第一量化控制器(14)， 第一量化控制器(14)将光信号转换成0、 1逻辑信号， 传输 至第一FPGA数据采集 卡(16)进行存 储； 第二电气合路器(13)将第二零差探测器(9)、 第四零差探测器(11)检测到的正则分量 组合后输入第二量化控制器(15)， 第二量化控制器(15)将光信号转换成0、 1逻辑信号， 传输 至第二FPGA数据采集 卡(17)进行存 储。 8.根据权利要求5所述的基于区块链的量子秘密共享方法， 其特征在于， 所述 的 计算如下： 其中n表示参与的量子密钥发送端总数， s、 j均表示量子密钥发送端的数目变量， s≠j，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115314196 A 3