[發(fā)明專利]一種可擴(kuò)展多用戶集量子密鑰共享方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711116570.7
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107682154B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜敏;曹剛;王宏基;黃旭;孫兵
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發(fā)明公開了一種可擴(kuò)展多用戶集量子密鑰共享方法，密鑰的原始持有方Alice與共享用戶約定m粒子GHZ態(tài)表示0，m粒子W態(tài)表示1，每一個粒子代表一個共享用戶；Alice根據(jù)需要，將m個密鑰共享用戶擴(kuò)展成為m個密鑰共享用戶集，通過引入輔助粒子形成新的GHZ態(tài)或者W態(tài)；Alice根據(jù)密鑰長度制備p個相應(yīng)的GHZ態(tài)或者W態(tài)，從每個GHZ態(tài)或者W態(tài)中相同位置提取一個粒子，形成p長度的粒子序列發(fā)送給所有用戶并進(jìn)行安全認(rèn)證；每個共享用戶集中只要有一位用戶與其他所有共享用戶集中的用戶協(xié)同一致操作，就可以恢復(fù)初始密鑰。本發(fā)明提高了協(xié)議的穩(wěn)定性、靈活性，減少了經(jīng)典信息傳輸?shù)南模档土擞脩舳说臏y量難度和設(shè)備需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通信方法，具體涉及一種用于量子保密通信的可擴(kuò)展的多用戶集量子密鑰共享的方法。

背景技術(shù)

量子通信及保密協(xié)議由會話雙方通過量子信道傳輸和經(jīng)典信道通信相結(jié)合的方式完成，產(chǎn)生安全通信所必須的共享密鑰，即隨機(jī)比特流。量子密鑰分發(fā)過程在理論上具有無條件的安全性，有完善的量子物理基礎(chǔ)原理和信息理論的相互作用來保證。目前，量子密鑰分發(fā)作為量子信息技術(shù)中最有應(yīng)用前景的技術(shù)之一，隨著量子技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能夠在光纖通道或數(shù)公里的空間通道中實(shí)現(xiàn)信息傳輸(參見潘建偉,張強(qiáng),馬雄峰等：量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)[J], 光學(xué)精密機(jī)械, 2013, 第4期)。它利用了量子力學(xué)的原理，以實(shí)現(xiàn)通信雙方之間無條件安全的秘密信息傳輸而不被未經(jīng)許可的第三方竊聽。

量子密鑰共享是量子密碼及量子信息技術(shù)中的又一個重要分支，隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展，量子計(jì)算會對由傳統(tǒng)密碼體系保護(hù)的信息的安全構(gòu)成致命打擊。傳統(tǒng)意義上不可破解的經(jīng)典密碼在量子信息技術(shù)的發(fā)展下已不再堅(jiān)不可摧。量子信息領(lǐng)域的密碼技術(shù)研究得到了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了如多方量子秘密共享（GUO Y, ZENG G H, CHEN Z G.Multiparty Quantum Secret Sharing of Quantum States with Quantum Registers[J]. Chinese Physics Letters, 2007, 24(4): 863-866.），基于中國剩余定理的量子秘密共享（SHI R H, SU Q et al. Quantum Secret Sharing Based on Chinese RemainderTheorem[J]. Communications in Theoretical Physics 2011, 55(4): 573-578.）以及高效的多方量子秘密共享（GAO G. Improvement of Efficient Multiparty QuantumSecret Sharing Based on Bell States and Continuous Variable Operations [J].International Journal of Theoretical Physics, 2014, 53(7): 2231-2235.）等許多量子秘密共享方案。這些方案的出現(xiàn)彌補(bǔ)了經(jīng)典領(lǐng)域的不足，大大提高了通信的安全性和可靠性。

量子密鑰共享的主要思想是：發(fā)送方Alice需要把一段消息發(fā)送給接收方Bob和Charlie，同時(shí)她知道Bob和Charlie中有且只有一個人不能夠完全信任，但又不確定是誰。為了防止不完全可信的接收方獨(dú)自獲取信息，Alice將需要發(fā)送的信息分成了兩部分，分別發(fā)送給Bob和Charlie。只有當(dāng)Bob和Charlie相互誠實(shí)合作才能共同獲得Alice發(fā)送的信息，而他們?nèi)魏我粋€人都不能通過獨(dú)自操作獲取Alice發(fā)送的信息。因?yàn)榱孔用荑€共享可以在不完全信任的通信雙方之間建立信息通信，自被提出以來，得到了各國研究者的廣泛關(guān)注。由此，提出了利用量子安全直接通信（Quantum Secure Direct Communication, QSDC）來構(gòu)建信道的方案，在量子密鑰共享協(xié)議中，具有預(yù)防和檢測攻擊能力的信道檢驗(yàn)是一個協(xié)議成功與否的關(guān)鍵。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的密鑰共享協(xié)議存在以下不足：

(1) 密鑰共享協(xié)議大都基于量子糾纏態(tài)，在測量時(shí)對設(shè)備和技術(shù)的要求較高。