[發明專利]基于糾纏的測量設備無關三方量子安全直接通信方法

有效

• 申請號: 202111409658.4
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114221713B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 盛宇波;施建弘;周瀾;鐘偉
• 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;H04B10/516;H04L9/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明提供了一種基于糾纏的測量設備無關三方量子安全直接通信方法，用戶1，用戶2分別制備一組確定的糾纏態以用于糾纏交換建立糾纏信道。同理，用戶3制備2組確定的糾纏態，將其中一組的兩個光子和另一組的一個光子發送給第四方測量端進行貝爾態測量，以此同第四方測量端建立糾纏信道。用戶1、用戶2以及用戶3對手中的光子進行隨機編碼。用戶2將手中的光子發給第四方測量端與其手中的光子進行貝爾態測量并公布結果。隨后，用戶1和用戶3將手中的剩余光子發送給第四方測量端進行貝爾態測量，并公布結果。用戶2可根據貝爾態測量的結果，推導出用戶1和用戶3的編碼操作，從而讀出用戶1和用戶3傳遞的秘密信息。

技術領域

本發明涉及一種基于糾纏的測量設備無關三方量子安全直接通信方法，屬于量子通信技術領域。

背景技術

量子安全直接通信(QSDC)最早于2000年龍桂魯教授提出來的。2000年，清華大學龍桂魯、劉曉曙將大數中心分布定理推廣到量子體系，首創了量子數據塊傳輸與分布傳輸方法，提出了第一個基于EPR糾纏光子對的兩步高效QSDC方案，可解決通信過程中的信息泄漏難題。2003年，龍桂魯、劉曉曙和鄧富國等人闡明了量子安全直接通信的定義、構造原理，提出了結構含義更完整的基于EPR糾纏光子對的兩步QSDC方案。2004年，鄧富國、龍桂魯提出了基于單光子序列的量子一次一密直接通信方案，也稱DL04方案，給出了QSDC需要滿足的條件并闡明了其物理機制。早期的兩個典型方案給出了量子安全直接通信的構造原理和安全判據，為QSDC的進一步發展奠定了堅實的理論基礎。

隨后幾年，QSDC理論研究日益成熟完善，涌現出了很多基于單光子、糾纏光子對的新型QSDC方案，與此同時，QSDC系統在有噪、各種攻擊模式下的安全性逐漸成為了其發展的關鍵制約點。2007年，曲阜師范大學滿忠曉等人分析了延邊大學金星日等人提出的一種基于GHZ態的三方QSDC方案的安全性，發現竊聽者可依據公開信息可得到部分機密，并給出了改進方案。2008年，北京郵電大學高飛等人研究分析了一種雙向QSDC方案在不同攻擊模式下的安全性問題，指出竊聽者可利用公開的經典信息獲取部分機密內容。2012年，北京郵電大學黃偉等人提出了基于量子加密的容錯QSDC方案，方案在一定程度上可抵抗集體噪聲。2014年，北京大學安輝耀等人研究了基于穩定子碼的在噪聲信道中的QSDC方案，該方案可對單量子的相位和比特錯誤進行檢錯糾錯，降低通信誤碼率。2015年，龍桂魯研究了噪聲環境下的量子安全直接通信。同時，國外研究組也逐步展開對量子安全直接通信的研究。2002年，德國Wilhelms大學的K?Bostrom、T?Felbinger提出了“乒乓”(ping-pong)通信方案，其在第一輪傳輸中沒有安全性檢測，但后來被證明是不安全的。2004年，韓國高等研究院Nguyen等人提出了一個可實現雙向通信的QSDC方案。2006年，韓國信息安全技術中心Lee等人提出了一個可實現身份驗證的QSDC方案，此方案后來被證明易受攻擊，應通過阻止認證者獲得信息的方法來增強安全性。2008年美國Cornell大學StefanoPriandola等人提出了一個使用連續變量的QSDC方案。2010年，Cornell大學Ola?M.Hegazy等人提出了基于糾纏態和超密集編碼的QSDC方案。2015年，烏克蘭國際航空大學SergiyGnatyuk、Tetyana?Zhmurko和波蘭大學的Pawel?Falat為QSDC方案提供了一種效率加速思想，基于三元偽隨機序列和有限域上的相關轉換對ping-pong協議進行量子安全放大，既可增加方案安全性，又可提升通信速率。2016年，伊朗Imam?Reza國際大學Milad?Nanvakenari等人又提出了基于四粒子群態的高效QSDC方案，方案可實現認證功能。