[發明專利]一種基于超糾纏貝爾態的三方量子安全直接通信方法

有效

• 申請號: 201710924558.2
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107786280B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 盛宇波;陳姍姍;周瀾
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/85;H04L9/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

本發明公開了一種基于超糾纏貝爾態的三方量子安全直接通信方法，包括：用戶1隨機制備N個超糾纏貝爾態，并將其拆分成兩條序列；用戶1利對第一條序列路徑編碼發送至用戶2；用戶2確認無竊聽后對其路徑編碼發送至用戶3；用戶3確認無竊聽后通知用戶1發送第二條序列；用戶1對第二條序列極化編碼發送給用戶3；用戶3對第二條序列進行極化編碼，對兩條序列做聯合超糾纏貝爾態測量并公布測量結果；用戶1分別獲取用戶2和3的編碼信息；用戶1公布初始態R_i以及用戶2異或上用戶3的編碼信息R；用戶2和3獲取其他兩方的編碼信息。本發明僅傳輸三次，大大降低了由于信道損耗引起的光子丟失的概率，且具備安全性檢測，充分提高了傳輸的安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于超糾纏貝爾態的三方量子安全直接通信方法，屬于量子通信的技術領域。

背景技術

量子通信是量子信息學的一個主要分支，主要涉及量子密鑰分發、量子隱形傳態、量子安全直接通信等方面。量子密鑰分發和量子隱形傳態研究起步早，發展已經相當成熟。量子安全直接通信的概念是由龍等人在2002年首次提出，一直是近幾年來研究的熱點。不同于量子密鑰分發，量子安全直接通信不需要通信雙方事先生成密鑰，而是通過直接建立量子信道的方式進行通信，從而將一般意義上的量子通信過程簡化為一步量子通信過程，能夠在量子信道中直接傳遞秘密信息。通信的首要前提是確保安全，量子安全直接通信的安全性同樣基于量子不可克隆原理、量子測不準原理以及糾纏粒子的關聯性和非定域等，因此可以保證通信的絕對安全。

目前，量子安全直接通信的研究主要針對于雙方通信，對三方通信的研究還在起步階段。

而對三方量子安全直接通信的研究工作，目前主要集中在單光子或者單自由度上。王等人在文獻“Three-party Quantum Secure Direct Communication with singlePhotons in both Polarizationand Spatial-mode Degrees ofFreedom”(基于單光子極化和空間兩個自由度的三方量子安全直接通信)中提出了一種三方量子安全直接通信方法，該方法首次利用單光子的兩個自由度，對其進行編碼信息，實現了三方通信，即一方可同時獲得另外兩方的信息。若是希望任何一方都能夠同時獲取另外兩方的信息，則需要三方同時制備一條單光子序列，并行傳輸三次，且每個用戶皆需編碼兩次才可實現三方時時通信。此方案要求每個用戶都要準備量子發生器來制備量子態，成本較高；其次，傳輸次數越多，對通信的安全性要求越高，且由于信道損耗引起的光子丟失的概率也就越高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種基于超糾纏貝爾態的三方量子安全直接通信方法，解決現有的量子通信方法中需要三方同時制備一條單光子序列，分別進行多次傳輸才可實現通信，導致信道損耗引起的光子丟失的概率較高的問題。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種基于超糾纏貝爾態的三方量子安全直接通信方法，該方法基于用戶1和用戶2、用戶3，包括以下步驟：

步驟1、用戶1隨機制備N個超糾纏貝爾態，且每個超糾纏貝爾態包含路徑和極化兩個自由度，并將其拆分成第一和第二兩條序列及每條序列包含N個單光子；

步驟2、所述用戶1利用四個幺正操作對第一條序列進行路徑編碼，并隨機置入若干個誘騙態光子后發送至用戶2；

步驟3、所述用戶2對接收的第一條序列進行安全性檢測，確認無竊聽后對其進行路徑編碼，并隨機置入若干個誘騙態光子后發送至用戶3；

步驟4、所述用戶3對用戶2所發送的第一條序列進行安全性檢測，確認無竊聽后通知用戶1發送第二條序列；

步驟5、所述用戶1對第二條序列進行極化編碼，利用四個幺正算子編碼2個比特的信息，隨機置入若干個誘騙態光子后發送給用戶3；