[發明專利]基于利用糾纏交換測量相關性和降低傳輸效率的無信息泄露受控量子對話協議

有效

• 申請號: 201310225944.4
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103281176A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 葉天語;蔣麗珍
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于利用糾纏交換測量相關性和降低傳輸效率的無信息泄露受控量子對話協議，通過利用兩個GHZ態糾纏交換后的測量相關性和降低傳輸效率來防止發生信息泄露，使Bob和Charlie通信雙方在控制者Alice的控制下能夠實現無信息泄露的量子對話，共包括以下六個過程：

S1)初態的制備：Alice制備2N+P+Q個都處于|Ψ>的GHZ態，每個GHZ態用[A_n，B_n，C_n|(n＝1，2，…，2N+P+Q)來表示；Alice將所有粒子分成三個有序粒子序列，即S_A＝{A₁，A₂，…，A_2N+P+Q}、S_B＝{B₁，B₂，…，B_2N+P+Q}和S_C＝{C₁，C₂，…，C_2N+P+Q}；然后，她將S_C發送給Charlie，自己保留S_A和S_B；

S2)第一次安全檢測：Charlie通知Alice她已經收到S_C；Charlie從S_C隨機選擇Q個粒子并隨機用Z基({|0>，|1>})或X基({|+>，|->})測量它們；Charlie向Alice公布這些粒子的位置和測量基；Alice使用和Charlie相同的測量基分別測量S_A和S_B中對應的粒子；Charlie讓Alice首先公布她的測量結果，然后，Charlie公布自己的測量結果；如果不存在竊聽，根據GHZ態三個粒子間的糾纏相關性，她們的測量結果應該高度相關；如果信道是不安全的，通信將被終止，否則，通信繼續；

S3)第二次安全檢測：Alice將S_B發送給Bob；Bob首先通知Alice他已經收到S_B，然后，Bob從S_B隨機選擇P個粒子，并且隨機用Z基或X基測量它們；這些粒子與第一次安全檢測用到的Q個粒子是不同的；Bob向Alice和Charlie公布這些粒子的位置和測量基；Alice和Charlie使用與Bob相同的測量基分別測量S_A和S_C中對應的粒子；Bob讓Alice首先公布她的測量結果；然后，Bob和Charlie公布他們的測量結果；如果不存在竊聽，根據GHZ態三個粒子間的糾纏相關性，他們三者的測量結果應該是高度相關的；如果信道是不安全的，通信將被終止，否則，通信繼續；

S4)Bob的編碼：剔除P+Q個檢測粒子后，S_A、S_B和S_C分別轉變成三個新序列S′_A、S′_B和S′_C，即S′_A＝{A₁，A₂，…，A_2N}、S′_B＝{B₁，B₂，…，B_2N}和S′_C＝{C₁，C₂，…，C_2N}；Alice、Bob和Charlie三人分別將自己的序列進行分組(一組包含兩個相鄰粒子)，即(A_2n-1，A_2n)、(B_2n-1，B_2n)和(C_2n-1，C_2n)(n＝1，2，…，N)分別為S′_A、S′_B和S′_C中的一個組；然后，Alice、Bob和Charlie用Bell基分別測量(A_2n-1，A_2n)、(B_2n-1，B_2n)和(C_2n-1，C_2n)；糾纏交換后，(A_2n-1，A_2n)、(B_2n-1，B_2n)和(C_2n-1，C_2n)都分別坍塌為一個新的Bell態；然后，Bob對(B_2n-1，B_2n)中的第一個粒子施加酉操作以編碼1比特秘密信息，相應地，(B_2n-1，B_2n)轉變成然后，Bob制備數量足夠的隨機處于{|0>，|1>，|+>，|->}四個態之一的樣本粒子用于安全檢測，并將它們隨機插入S′_B，相應地，S′_B轉變成一個新序列S″_B；Bob記錄所有樣本粒子的制備基和在S″_B的位置；最后，Bob將S″_B發送給Charlie；

S5)第三次安全檢測：在Charlie向Bob證實她已經收到S″_B后，Bob首先公布樣本粒子的位置和相應的制備基；然后，Charlie用Bob的制備基測量樣本粒子，并告訴Bob她的測量結果；Bob通過比較樣本粒子的初態和Charlie的測量結果判斷是否存在竊聽；如果信道是不安全的，他們終止通信，否則，他們繼續執行下一步；

S6)量子對話：在剔除樣本粒子后，S″_B轉變成S′_B；現在Charlie手上擁有兩個序列S′_B和S′_C；Charlie對的第二個粒子施加酉操作以編碼1比特秘密信息，相應地，轉變成然后，Charlie用Bell基測量如果Alice允許Bob和Charlie之間的對話，她向Charlie公布自己對(A_2n-1，A_2n)的Bell基測量結果；根據Alice的公布和自己對(C_2n-1，C_2n)的Bell基測量結果，Charlie能夠推斷出Bob對(B_2n-1，B_2n)的Bell基測量結果，而且，根據自己的酉操作和自己對的Bell基測量結果，Charlie能夠推斷出Bob的1比特秘密信息；另一方面，Charlie直到已經收到Alice對(A_2n-1，A_2n)的公布才向Bob公布她對的測量結果；根據他自己對(B_2n-1，B_2n)的Bell基測量結果、自己的酉操作和Charlie對的公布，Bob能夠推斷出Charlie的1比特秘密信息；如果Alice不允許Bob和Charlie之間的對話，她將不向Charlie公布自己對(A_2n-1，A_2n)的Bell基測量結果；這樣Charlie將不能夠推斷出Bob對(B_2n-1，B_2n)的Bell基測量結果，而且，Charlie不向Bob公布自己對的Bell基測量結果，因此，Bob和Charlie之間的對話被終止。