一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法技术

本发明专利技术公开了一种对称并行控制量子安全直接通信方法，利用多粒子GHZ态张量积作为量子通道，中心服务器负责分发构建量子信道的粒子，且利用窃听检测来保证粒子的安全发送，对话双方及控制方使用两个多粒子GHZ态张量积作为量子通道，只有在所有控制方的同意下，合法通信的对话双方才能够安全交换彼此的秘密信息。本发明专利技术采用并行控制的对话方法，所有持有GHZ态粒子中的一方都可能作为对话参与方或者控制方，因此参与各方地位完全对称等价，而一旦对话方确定下来，其它参与方作为控制方即可并行独立地完成控制操作和控制信息传送，控制并行操作可以保证时间最少。

【技术实现步骤摘要】
一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法
本专利技术涉及量子安全通信领域，具体涉及一种对称并行控制的量子安全直接通信方法。
技术介绍
量子安全直接通信(quantumsecuredirectcommunication,QSDC)允许发送者以确定并安全的方式直接发送秘密消息给接收者，而不需要事先(或同步)建立一个密钥进行加密。最初的QSDC协议完成的都是单向通信,以至于两个用户不能同时交换秘密信息。2004年Zhang等和Nguyen提出量子对话即BQSDC这一概念来克服这一问题，在这种协议里合法通信双方可同时交换他们的秘密信息，参见ZhangZJ,ManZX,SecuredirectbidirectionalcommunicationprotocolusingtheEinstein-Podolsky-Rosenpairblock.arXiv:quant-ph/0403215v1(2004)；ZhangZJ,ManZX,SecureBidirectionalCommunicationProtocolwithoutQuantumChannel.arXiv:quant-ph/0403217v4(2004)；ZhangZJ,ManZX,LiY,SecuredirectbidirectionalcommunicationprotocolusingtheEinstein-Podolsky-Rosenpairblock.arXiv:quant-ph/040618v1(2004)。为实现量子安全直接通信，大量研究人员对此进行了深入的研究，但研究主要集中在基于两个Bell态纠缠交换的无信息泄露量子对话上。中国专利技术专利CN103297226A公开了一种无信息泄露的受控双向量子安全直接通信方法，利用3个Bell态纠缠交换后的测量相关性来克服信息泄露问题，通信双方Alice和Bob在控制者Charlie的控制下实现秘密信息交换。这些方法都只能在确定的通信双方之间进行量子安全直接通信，当存在多个通信方之间的通信时，需要分别构建量子信道，导致通信控制的复杂性以及消耗时间的增加。因此，对于多个通信参与方，如果能够通过构建并行控制量子信道的方式，实现其中任意两个参与方之间的量子安全直接通信，对于秘密信息通信技术的发展将起到积极作用。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种对称并行控制量子安全直接通信方法，使得所有的通信参与方都可以成为潜在的对话方或者控制方，在通信地位角色未确定之前，控制方可以并行完成控制操作，以减少信道准备的消耗时间。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种对称并行控制量子安全直接通信方法，利用多粒子GHZ态张量积作为量子通道，包括以下步骤：S1)准备量子信道：提供中心服务器和N+2个通信参与方，其中N为正整数；中心服务器制备2N+4个光子对A1A2，B1B2，C1C′1C2C′2…CNC′N，这些光子对组成的量子态如下：其中粒子A1，B1，C1，C2，…，CN构成N+2个粒子GHZ态，粒子A2，B2，C′1，C′2，…，C′N同样构成N+2个粒子GHZ态，中心服务器将所有粒子分成N+2组有序的粒子序列SA、SB、SC1、SC2、…、SCN，分别为SA＝{A1A1'}，SB＝{B1B1'}，SC1＝{C1C1'}，SC2＝{C2C'2}，…，SCN＝{CNC'N}；S2)粒子分发与窃听检测：在N+2个通信参与方中确定两个对话方，分别为Alice和Bob，其余为控制方Charliet，t＝1,2,…,N；中心服务器对所持有的粒子进行并行分配，将序列SA分配给Alice，序列SB分配给Bob，SCt(t＝1,2,..,N)分配给Charliet(t＝1,2,..,N)，在分发粒子时执行以下步骤：对于Alice，(1)中心服务器在序列SA中随机加入若干诱骗粒子，形成序列SA传送给Alice，并告诉Alice诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态(|0>,|1>,|+>,|->)中的一种；为防止窃听，中心服务器暂不公开发送粒子的状态；(2)Alice在接收端随机地选择Z基(|0>,|1>)或X基(|+>,|->)测量；(3)Alice通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；(4)中心服务器计算步骤(3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表示存在窃听者，中心服务器放弃这次通信，重新执行步骤(1)；对于Bob，Charliet(t＝1,2,..,N)分别针对对应分配的序列进行同样的操作；即，对于Bob，(1)中心服务器在序列SB中随机加入若干诱骗粒子，形成序列SB’传送给Bob，并告诉Bob诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态(|0>,|1>,|+>,|->)中的一种；(2)Bob在接收端随机地选择Z基(|0>,|1>)或X基(|+>,|->)测量；(3)Bob通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；(4)中心服务器计算步骤(3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表示存在窃听者，中心服务器放弃这次通信，重新执行步骤(1)；对于Charliet(t＝1,2,..,N)，(1)中心服务器在序列SCt中随机加入诱骗粒子，形成序列SCt’传送给Charliet(t＝1,2,..,N)，并告诉Charliet(t＝1,2,..,N)诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态(|0>,|1>,|+>,|->)中的一种；(2)Charliet(t＝1,2,..,N)在接收端随机地选择Z基(|0>,|1>)或X基(|+>,|->)测量；(3)Charliet(t＝1,2,..,N)通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；(4)中心服务器计算步骤(3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表示存在窃听者，中心服务器放弃这次通信，重新执行步骤(1)；S3)对话方编码Alice拥有粒子A1,A2，Bob拥有粒子B1,B2，他们在对话之前约定好各自的编码信息，Alice，Bob分别对粒子A1，B2施行幺正操作Ui(i＝1,2,3,4)来编码各自的两比特秘密信息，相应地A1，B2分别转变为UiA1,UiB2；S4)控制方操作及测量来实现控制对话过程各个控制方Charliet(t＝1,2…N)各自对所拥有的两个粒子Ct,Ct'(t＝1,2…N)进行H操作，实现量子态转换如下，然后，Charliet(t＝1,2…N)对粒子Ct,Ct'以{|0>,|1>}为基底进行单比特测量，Alice和Bob向Charliet(t＝1,2…N)做出对话请求，如果Charliet(t＝1,2…N)同意Alice与Bob之间的对话，则各自独立地将测量结果通过经典信息发送给Alice与Bob，如果不同意，则拒绝发送；在S3)和S4)步骤中，Alice和Bob的编码操作，以及各个控制方Charliet(t＝1,2…N)的控制操作是可以独立并行完成的，因此时间最少。S5)对话方解码Alic本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法，利用多粒子GHZ态张量积作为量子通道，其特征在于，包括以下步骤：S1)准备量子信道：提供中心服务器和N+2个通信参与方，其中N为正整数；中心服务器制备2N+4个光子对

【技术特征摘要】
1.一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法，利用多粒子GHZ态张量积作为量子通道，其特征在于，包括以下步骤：S1)准备量子信道：提供中心服务器和N+2个通信参与方，其中N为正整数；中心服务器制备2N+4个光子对，其中粒子构成N+2个粒子GHZ态，粒子同样构成N+2个粒子GHZ态，中心服务器将所有粒子分成N+2组有序的粒子序列SA、SB、SC1、SC2、…、SCN，分别为，，，，…，；S2）粒子分发与窃听检测：在N+2个通信参与方中确定两个对话方，分别为Alice和Bob，其余为控制方Charliet，t=1,2,…,N；中心服务器对所持有的粒子进行分配，并行将序列SA分配给Alice，序列SB分配给Bob，SCt(t=1,2,..,N)分配给Charliet(t=1,2,..,N)，在分发粒子时执行以下步骤：对于Alice，(1)中心服务器在序列SA中随机加入若干诱骗粒子，形成序列SA’传送给Alice，并告诉Alice诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态中的一种；(2)Alice在接收端随机地选择Z基或X基测量；(3)Alice通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；(4)中心服务器计算步骤(3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜敏，方盛晖，黄旭，孙兵，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32