[發(fā)明專利]基于Bell態(tài)的半量子安全直接通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810608889.X
• 申請(qǐng)日: 2018-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN108881215B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆麗麗;張仕斌;昌燕;盛志偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06;H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發(fā)明屬于量子安全通信領(lǐng)域，公開了一種半量子安全直接通信方法及系統(tǒng)，有兩個(gè)用戶參與本協(xié)議的執(zhí)行，第一參與用戶具備高級(jí)的量子功能，可以制備Bell態(tài)、可使用Bell基測(cè)量量子態(tài)、具有量子存儲(chǔ)功能；第二參與用戶只具備基本的量子功能，具體為：測(cè)量：使用經(jīng)典基{|0,|1}測(cè)量量子，根據(jù)測(cè)量結(jié)果|0(|1)，生成一個(gè)處在相反態(tài)的量子|1(|0)，并發(fā)送出去；反射：收到量子后，不做任何修改，直接發(fā)回給發(fā)送者；亂序：利用延遲技術(shù)，打亂量子序列的發(fā)送順序。本發(fā)明提出的協(xié)議是一個(gè)半量子安全直接通信協(xié)議，在保證秘密信息傳輸絕對(duì)安全的前提下，還提高了協(xié)議的通信效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子安全通信領(lǐng)域，尤其涉及一種半量子安全直接通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術(shù)是這樣的：

量子安全直接通信是量子信息科學(xué)中的一個(gè)重要研究方向，它主要實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)合法用戶之間在不需協(xié)商共享密鑰的前提下，通過量子信道直接完成秘密信息的傳遞；2000年，龍桂魯?shù)嚷氏忍岢隽艘粋€(gè)基于Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)對(duì)的量子安全直接通信方案(QSDC)[1]；隨后，研究人員針對(duì)量子安全直接通信協(xié)議做了大量的工作；2003年，鄧富國(guó)提出了一個(gè)著名的兩步量子安全直接通信協(xié)議[2]；后續(xù)研究者基于量子安全通信協(xié)議又提出了一類可控的量子安全直接通信協(xié)議(CQSDC)，在CQSDC協(xié)議中只有通過控制者的允許，接收者才能獲得最終的秘密信息；但是，在這些量子安全直接通信協(xié)議中，幾乎都需要所有參與者必須具有較強(qiáng)的量子能力，如制備各類量子態(tài)，采用不同的基測(cè)量量子以及存儲(chǔ)量子等；最近，研究人員針對(duì)量子協(xié)議中的參與者，應(yīng)該具備多少量子能力進(jìn)行了探討；由于量子設(shè)備非常昂貴，在執(zhí)行量子協(xié)議中，如果能保證只有部分節(jié)點(diǎn)具有較強(qiáng)的量子功能，就能完成協(xié)議的執(zhí)行，達(dá)到安全的目的，對(duì)于量子通信網(wǎng)絡(luò)的推廣具有重要意義；2007年，Boyer等人首次提出了一個(gè)半量子密鑰分發(fā)協(xié)議[3]；在Boyer的協(xié)議中涉及這樣一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，有兩個(gè)用戶第一參與用戶和第二參與用戶，第一參與用戶是一個(gè)具有強(qiáng)量子功能的服務(wù)器，而第二參與用戶只具有基本的量子能力；第一參與用戶可以制備各種量子，基于各類基對(duì)量子進(jìn)行測(cè)量，暫存量子；第二參與用戶只能制備處在|0或|1態(tài)的光子；使用基{|0,|1}測(cè)量光子；發(fā)送收到的光子或新制備光子；而且第一參與用戶和第二參與用戶之間有一個(gè)量子通道，將第一參與用戶的實(shí)驗(yàn)室和外面連接在一起，其中第二參與用戶只能訪問該量子信道的部分功能；2009年Boyer對(duì)半量子協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，為了提高協(xié)議的安全性，通過為只具有半量子功能的第二參與用戶添加量子延遲設(shè)備，使得第二參與用戶可以對(duì)待發(fā)送量子進(jìn)行重排序，防止黑客根據(jù)量子的狀態(tài)推斷出第二參與用戶所執(zhí)行的相關(guān)操作信息；隨后，研究人員將半量子技術(shù)應(yīng)用于解決各類量子安全問題，如半量子秘密分享(SQSS)[5-9]，半量子秘密分發(fā)(SQKD)[10-13]和半量子安全直接通信(SQSDC)[14-16]。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：

對(duì)用戶的硬件成本要求高：現(xiàn)有基于量子技術(shù)的量子安全直接通信協(xié)議，需要用戶配備高級(jí)的量子設(shè)備，如量子發(fā)生器、量子存儲(chǔ)器、酉操作器等；但是作為普通用戶，無法負(fù)擔(dān)如此昂貴的量子設(shè)備，這就限制了量子安全直接通信協(xié)議的應(yīng)用，進(jìn)一步限制了量子通信網(wǎng)絡(luò)的推廣。