【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于量子通信的智能水表领域，具体涉及一种基于量子安全通信的远传智能水表及其数据处理方法。
技术介绍
1、量子傅里叶变换（quantum fourier transform，qft）是在量子领域进行的傅里叶变换，来源于经典离散傅里叶变换，是一种基本的量子逻辑门，是各种量子算法的核心。数学家shor首次将量子傅里叶变换应用在大数质因子分解算法中后，算法的运行速度加快很多。在以后的量子算法中，量子傅里叶变换作为基础算法将被广泛应用。
2、传统的经典数据加密算法在量子计算中将会被轻易地被破解。例如，在水务行业中，传统的水务数据存在被破解的风险。因此需要新型的水务数据处理方式，以保证数据的安全性。
技术实现思路
1、本申请的一个优势在于提供了一种基于量子安全通信的远传智能水表及其数据处理方法，其中，针对传统的数据加密存在容易被破解的问题，基于量子通信存在量子不可克隆的特点，以及，量子傅里叶变换是量子算法的核心，本申请提供了一种新型的水务数据处理方案，通过基于量子傅立叶逆变换的量子计算技术对水务数据进行处理，能够提高水务数据的安全性，实现对水务数据的安全传输。
2、本申请的另一个优势在于提供了一种基于量子安全通信的远传智能水表及其数据处理方法，其中，本申请先对水表数据进行调制，再利用直积运算产生超叠加态，再利用光纤进行传输，可以充分利用光纤的带宽和低损耗的特点。
3、本申请的又一个优势在于提供了一种基于量子安全通信的远传智能水表及其数据处理方法
4、本申请的又一个优势在于提供了一种基于量子安全通信的远传智能水表及其数据处理方法，其中，本申请在进行量子逻辑运算时，将单态转换成超叠加态，窃听者不能直接对比特进行测量，只有通过量子傅里叶逆变换后，才能用约定的本征矢进行测量，量子傅里叶逆变换运算算法提供了安全性。
5、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种，其包括：
6、1、一种用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，包括：
7、s110，获取水流量计量数据；
8、s120，对所述水流量计量数据进行量子调制，以生成量子态数据和二进制流量数据；
9、s130，将所述量子态数据转换为叠加态数据；
10、s140，将所述叠加态数据转化为第一超叠加态数据；以及
11、s150，将所述第一超叠加态数据转换为第二超叠加态数据。
12、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，量子计算处理模块通过水量数据采集单元采集的电平脉冲信号获取所述水流量计量数据或通过摄像处理单元采集的图像数据获得所述水流量计量数据。
13、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，步骤s120包括；
14、得到量子态，通过这样的方式构成多比特的量子态，其中，，，t表示转置；和生成幺正算子，所述幺正算子为，其本征值为和1，其本征矢为，其中，表示水流量计量数据，为整数。
15、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，步骤s130包括；
16、对于初始量子态，在hadamard算子和受控u门作用下，产生超叠加态，其中，hadamard算子为，当第 n个比特为时，，当第n个比特为时，，在受控门作用下，输出的量子态为：。
17、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，步骤s140包括；
18、对叠加态数据进行直积运算，以获得第一超叠加态数据，所述第一超叠加态数据为：。
19、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，步骤s150包括；
20、将所述第一超叠加态数据与幺正算子的本征态直积，以得到所述第二超叠加态数据，所述第二超叠加态数据为：。
21、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，所述用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法还包括：
22、s160，将所述第一超叠加态数据和所述第二超叠加态数据通过光纤传输被汇集至平台管理层；
23、s170，对所述第一超叠加态数据做逆傅里叶变换和本征矢量，以获得所述水流量计量数据。
24、在根据本申请所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法的一实施方式中，步骤s170包括：
25、对所述第一超叠加态数据做逆傅里叶变换，得到所述叠加态数据，所述叠加态数据为：和
26、通过幺正算子的本征矢对所述叠加态数据进行测量，使得所述叠加态数据坍塌到单态，通过公式得到所述水流量计量数据。
27、根据本申请的另一个方面，本申请提出了一种，基于量子安全通信的远传智能水表，其包括：
28、主控单元，所述主控单元为mcu芯片；
29、连接于所述主控单元的水量数据采集单元，所述水量数据采集单元用于采集水流量计量数据；以及
30、连接于所述主控单元的量子计算处理模块，所述量子计算处理模块用于获取水流量计量数据；对所述水流量计量数据进行量子调制，以生成量子态数据和二进制流量数据；将所述量子态数据转换为叠加态数据；将所述叠加态数据转化为第一超叠加态数据；以及，将所述第一超叠加态数据转换为第二超叠加态数据；所述量子计算处理模块进一步用于得到量子态，通过这样的方式构成多比特的量子态，其中，，，t表示转置；和生成幺正算子，所述幺正算子为，其本征值为和1，其本征矢为，其中，表示水流量计量数据，为整数；对于初始量子态，在hadamard算子和受控u门作用下，产生超叠加态，其中，hadamard算子为，当第 n个比特为时，，当第n个比特为时，，在受控门作用下，输出的量子态为：；对叠加态数据进行直积运算，以获得第一超叠加态数据，所述第一超叠加态数据为：，以及，将所述第一超叠加态数据与幺正算子的本征态直积，以得到所述第二超叠加态数据，所述第二超叠加态数据为：。
31、在根据本申请所述的基于量子安全通信的远传智能水表的一实施方式中，所述基于量子安全通信的远传智能水表还包括：连接于所述主控单元的电源控制单元、阀门控制单元和存储单元。
32、通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
33、本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，包括：S110，获取水流量计量数据；S120，对所述水流量计量数据进行量子调制，以生成量子态数据和二进制流量数据；S130，将所述量子态数据转换为叠加态数据；S140，将所述叠加态数据转化为第一超叠加态数据；以及S150，将所述第一超叠加态数据转换为第二超叠加态数据。
2.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，量子计算处理模块通过水量数据采集单元采集的电平脉冲信号获取所述水流量计量数据或通过摄像处理单元采集的图像数据获得所述水流量计量数据。
3.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤S120包括；得到量子态，通过这样的方式构成多比特的量子态，其中，，，T表示转置；和生成幺正算子，所述幺正算子为，其本征值为和1，其本征矢为，其中，表示水流量计量数据，为整数。
4.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤S130包括；对于初始量子态，在Hadama
5.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤S140包括；对叠加态数据进行直积运算，以获得第一超叠加态数据，所述第一超叠加态数据为：。
6.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤S150包括；将所述第一超叠加态数据与幺正算子的本征态直积，以得到所述第二超叠加态数据，所述第二超叠加态数据为：。
7.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，所述用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法还包括：S160，将所述第一超叠加态数据和所述第二超叠加态数据通过光纤传输被汇集至平台管理层；S170，对所述第一超叠加态数据做逆傅里叶变换和本征矢量，以获得所述水流量计量数据。
8.根据权利要求7所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤S170包括：对所述第一超叠加态数据做逆傅里叶变换，得到所述叠加态数据，所述叠加态数据为：，和通过幺正算子的本征矢对所述叠加态数据进行测量，使得所述叠加态数据坍塌到单态，通过公式得到所述水流量计量数据。
9.一种基于量子安全通信的远传智能水表，其特征在于，包括：主控单元，所述主控单元为MCU芯片；连接于所述主控单元的水量数据采集单元，所述水量数据采集单元用于采集水流量计量数据；以及连接于所述主控单元的量子计算处理模块，所述量子计算处理模块用于获取水流量计量数据；对所述水流量计量数据进行量子调制，以生成量子态数据和二进制流量数据；将所述量子态数据转换为叠加态数据；将所述叠加态数据转化为第一超叠加态数据；以及，将所述第一超叠加态数据转换为第二超叠加态数据；所述量子计算处理模块进一步用于得到量子态，通过这样的方式构成多比特的量子态，其中，，，T表示转置；和生成幺正算子，所述幺正算子为，其本征值为和1，其本征矢为，其中，表示水流量计量数据，为整数；对于初始量子态，在Hadamard算子和受控U门作用下，产生超叠加态，其中，Hadamard算子为，当第n个比特为时，，当第n个比特为时，，在受控门作用下，输出的量子态为：；对叠加态数据进行直积运算，以获得第一超叠加态数据，所述第一超叠加态数据为：，以及，将所述第一超叠加态数据与幺正算子的本征态直积，以得到所述第二超叠加态数据，所述第二超叠加态数据为：。
10.根据权利要求9所述的基于量子安全通信的远传智能水表，其特征在于，所述基于量子安全通信的远传智能水表还包括：连接于所述主控单元的电源控制单元、阀门控制单元和存储单元。
...【技术特征摘要】
1.一种基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，包括：s110，获取水流量计量数据；s120，对所述水流量计量数据进行量子调制，以生成量子态数据和二进制流量数据；s130，将所述量子态数据转换为叠加态数据；s140，将所述叠加态数据转化为第一超叠加态数据；以及s150，将所述第一超叠加态数据转换为第二超叠加态数据。
2.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，量子计算处理模块通过水量数据采集单元采集的电平脉冲信号获取所述水流量计量数据或通过摄像处理单元采集的图像数据获得所述水流量计量数据。
3.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤s120包括；得到量子态，通过这样的方式构成多比特的量子态，其中，，，t表示转置；和生成幺正算子，所述幺正算子为，其本征值为和1，其本征矢为，其中，表示水流量计量数据，为整数。
4.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤s130包括；对于初始量子态，在hadamard算子和受控u门作用下，产生超叠加态，其中，hadamard算子为，当第n个比特为时，，当第n个比特为时，，在受控门作用下，输出的量子态为：。
5.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤s140包括；对叠加态数据进行直积运算，以获得第一超叠加态数据，所述第一超叠加态数据为：。
6.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，步骤s150包括；将所述第一超叠加态数据与幺正算子的本征态直积，以得到所述第二超叠加态数据，所述第二超叠加态数据为：。
7.根据权利要求1所述的用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据处理方法，其特征在于，所述用于基于量子安全通信的远传智能水表的数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王湘明，姜干才，陈琦，朱建文，兰天，华慧文，余伟，张燕，
申请(专利权)人：杭州水务数智科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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