[發明專利]基于邏輯Bell態的抗集體退相位噪聲認證量子對話方法

有效

• 申請號: 201410658400.1
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104468117B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 葉天語
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于邏輯Bell態的抗集體退相位噪聲認證量子對話方法，在兩個參與者之間事先秘密地共享一種用于選擇樣本邏輯量子比特測量基的秘鑰K；采用Bell態測量而非四量子比特聯合測量用于解碼；借助于直接傳送輔助邏輯Bell態在兩個參與者之間共享信息邏輯Bell態的初態以避免信息泄露問題；能檢測到來自Eve的扮演攻擊、中間人攻擊和修改攻擊，而且天然地避免木馬攻擊；共包括以下七個過程：

S1)Alice制備2N個信息邏輯Bell態{(A₁，B₁)，(A₂，B₂)，…，(A_2n-1，B_2n-1)，(A_2n，B_2n)，…，(A_2N-1，B_2N-1)，(A_2N，B_2N)}(n＝1，2，…，N)，其中每兩個相鄰的信息邏輯Bell態(A_2n-1，B_2n-1)和(A_2n，B_2n)被制備隨機處于四個量子態之一的相同的量子態；Alice分別挑出帶有奇數下標和偶數下標的邏輯量子比特A來組成序列S_OA和S_EA，也就是，S_OA＝{A₁，A₃，…，A_2n-1，…，A_2N-1}和S_EA＝{A₂，A₄，…，A_2n，…，A_2N}；Alice對邏輯量子比特B也做同樣的事情，相應地，有S_OB＝{B₁，B₃，…，B_2n-1，…，B_2N-1}和S_EB＝{B₂，B₄，…，B_2n，…，B_2N}；然后，為了安全檢測和相互身份認證，Alice制備與秘鑰K的長度相等數量的樣本邏輯Bell態，并將這些樣本邏輯Bell態分成分別由邏輯量子比特A和B構成的兩個子序列；然后，Alice將由樣本邏輯量子比特A構成的子序列隨機插入S_EA以形成S′_EA；同樣地，Alice對樣本邏輯量子比特B和S_EB做同樣的事情以形成S′_EB；然后，Alice保持S_OA、S′_EA和S_OB不動，并通過一個量子信道以塊傳輸的方式將S′_EB傳送給Bob；

S2)在Bob告知Alice收到S′_EB后，Alice檢測S′_EB的傳輸安全性并認證Bob的身份；Alice通過一個經典信道告訴Bob S′_EB中樣本邏輯量子比特的位置；根據K，Bob測量S′_EB中的樣本邏輯量子比特以得到測量結果然后，Bob通過經典信道將他的測量結果發送給Alice；根據K，Alice測量S′_EA中的樣本邏輯量子比特以得到測量結果由于Alice親自制備樣本邏輯Bell態，根據和她能同時判斷出S′_EB傳輸期間竊聽者的存在性以及Bob的身份；如果Alice發現有誤，她中斷通信，否則，她也以塊傳輸的方式通過量子信道將S′_EA傳送給Bob；

S3)在Bob告知Alice收到S′_EA后，Alice告訴Bob S′_EA中樣本邏輯量子比特的位置；然后，Bob丟棄S′_EA和S′_EB中的樣本邏輯量子比特；相應地，S′_EA和S′_EB被分別轉變回S_EA和S_EB；然后，Bob從S_EA和S_EB分別挑出邏輯量子比特A_2n和B_2n，并將它們重新保存為第2n個信息邏輯Bell態；然后，為了知道(A_2n，B_2n)的量子態，Bob分別對第1和第3個量子比特以及第2和第4個量子比特施加兩個Bell態測量；由于每兩個相鄰的信息邏輯Bell態(A_2n-1，B_2n-1)和(A_2n，B_2n)被Alice在步驟S1制備成處于相同的量子態，Bob能從(A_2n，B_2n)直接知道(A_2n-1，B_2n-1)的量子態；

S4)Alice也以塊傳輸的方式通過量子信道將S_OB傳送給Bob；然后，Bob從S_OB選擇N/4個邏輯量子比特作為樣本邏輯量子比特并通過經典信道告訴Alice它們的位置；根據K，Alice測量S_OA中相應的樣本邏輯量子比特以得到測量結果然后，Alice通過經典信道將她的測量結果發送給Bob；根據K，Bob測量S_OB中的樣本邏輯量子比特以得到測量結果然后，由于Bob在步驟S3知道(A_2n-1，B_2n-1)的量子態，根據和他能同時判斷出S_OB傳輸期間竊聽者的存在性以及Alice的身份；如果Bob發現有誤，他中斷通信，否則，通信繼續；

S5)Alice和Bob分別按順序丟棄S_OA和S_OB中的樣本邏輯量子比特；剩余的S_OA和S_OB分別用S′_OA＝{A′₁，A′₂，…，A′_3N/4}和S′_OB＝{B′₁，B′₂，…，B′_3N/4}來表示；然后，為了編碼，Alice對A′_d(d＝1，2，…，3N/4)施加邏輯酉操作這樣，S′_OA被轉變為然后，Alice也以塊傳輸的方式通過量子信道將S″_OA傳送給Bob；

S6)在收到S″_OA后，為了編碼，Bob對A′_d施加邏輯酉操作這樣，S″_OA被轉變為然后，Bob從S″′_OA和S′_OB分別挑出A′_d和B′_d以構成第d(d∈{1，2，…，3N/4})組；然后，為了知道的量子態，Bob分別對第1和第3個量子比特以及第2和第4個量子比特施加兩個Bell態測量；根據他自己的邏輯酉操作和他對的測量結果，Bob能夠讀出(i_d，j_d)，因為他知道(A′_d，B′_d)的量子態；這里，解碼出的經典比特被表示為m′_A||h(m_A)′，其中m′_A是解碼出的m_A，h(m_A)′是解碼出的h(m_A)；然后，Bob計算m′_A的哈希值(稱之為h(m′_A))并將h(m′_A)與h(m_A)′進行比較；如果它們是相同的，m′_A被Bob認為是真正的m_A并且通信繼續，反之，通信被終止；

S7)Bob通過經典信道將他對的測量結果發送給Alice；同樣地，根據她自己的邏輯酉操作Alice能夠知道(t_d，l_d)(d∈{1，2，…，3N/4})，因為她自己制備(A′_d，B′_d)；這里，解碼出的經典比特被表示為m′_B||h(m_B)′，其中m′_B是解碼出的m_B，h(m_B)′是解碼出的h(m_B)；然后，Alice計算m′_B的哈希值(稱之為h(m′_B))并將h(m′_B)和h(m_B)′進行比較；如果它們是相同的，m′_B被Alice認為是真正的m_B，反之，通信被終止。