一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法，构建蝶形网络模型；发送节点与控制节点之间共享六粒子最大纠缠态；发送节点对拥有的粒子执行联合Bell基测量和两粒子投影测量；控制节点对拥有的粒子在测量基下执行单粒子测量；发送节点传输经典消息给中间节点；中间节点对接收到的经典消息执行编码操作，将编码后的结果传输给下一个中间节点，再发送给两个目标节点；发送节点对各自的量子态执行加密操作，将加密后的量子态发送给目标节点；目标节点根据下一个中间节点发送的编码结果对加密量子态执行相应的解密操作。上述方法结合量子隐形传态和远程态制备思想，利用量子网络编码技术，实现量子态在蝶形网络中完美交叉安全传输。叉安全传输。叉安全传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法


[0001]本专利技术涉及量子密码学
，尤其涉及一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法。

技术介绍

[0002]量子纠缠是一种独特的资源，在量子信息理论科学领域得到了广泛的应用。量子隐形传态和远程态制备是两种重要的通信方式，其中：量子隐形传态(QT)的通信方法用于将一个未知量子态从一个发送方安全地传送到另一个遥远的接收方，在量子隐形传态中，发送方拥有传输的量子态，但不知道量子态的任何信息；量子态远程制备(RSP)可以传输一个已知的量子态给空间距离遥远的接收方，不同于量子隐形传态，在远程态制备协议中，发送方知道量子态的信息但是不拥有待传输的量子态。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法，该方法结合量子隐形传态和远程态制备思想，利用量子网络编码技术，实现量子态在蝶形网络中完美交叉安全传输。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法，所述方法包括：
[0006]步骤1、构建蝶形网络模型，设置两个发送节点A
i
和B
i
，控制节点C
i
，两个中间节点D
i
和D
i+1(mod2)
，两个目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
；i＝1,2；
[0007]步骤2、所述发送节点A<br/>i
、B
i
与控制节点C
i
之间共享六粒子最大纠缠态，作为量子信道进行信息传递；
[0008]步骤3、发送节点A
i
对拥有的粒子执行联合Bell基测量，发送节点B
i
对拥有的粒子执行两粒子投影测量，并将测量结果发送给控制节点C
i
；
[0009]步骤4、控制节点C
i
对拥有的粒子C
i
在测量基{|l
i
&gt;,l
i
∈{0,1}}下执行单粒子测量，然后将测量结果发送给所述发送节点A
i
、B
i
；
[0010]步骤5、所述发送节点A
i
和B
i
接收到测量结果后，分别传输经典消息和给所述中间节点D
i
；
[0011]步骤6、所述中间节点D
i
对接收到的经典消息执行编码操作，得到编码后的结果为再将编码后的结果传输给下一个中间节点D
i+1(mod2)
，由下一个中间节点D
i+1(mod2)
将收到的编码结果发送给两个目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
；
[0012]步骤7、所述发送节点A
i
和B
i
对各自的量子态执行加密操作，然后将加密后的量子态发送给相应的目标节点B
i+1(mod2)
和A
i+1(mod2)
；
[0013]步骤8、目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
根据下一个中间节点D
i+1(mod2)
发送的编码结果对步骤7接收的加密量子态执行相应的解密操作，得到目标量子态。
[0014]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法结合量子隐形传态和远程态制备思想，利用量子网络编码技术，实现量子态在蝶形网络中完美交叉安全传输。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0016]图1为本专利技术实施例提供的基于量子加密的量子态双向安全传输方法流程示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例所构建蝶形网络的示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0019]如图1所示为本专利技术实施例提供的基于量子加密的量子态双向安全传输方法流程示意图，所述方法包括：
[0020]步骤1、构建蝶形网络模型，设置两个发送节点A
i
和B
i
，控制节点C
i
，两个中间节点D
i
和D
i+1(mod2)
，两个目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
，i＝1,2；
[0021]在该步骤中，如图2所示为本专利技术实施例所构建蝶形网络的示意图，图中包括两个发送节点A
i
和B
i
，控制节点C
i
，两个中间节点D
i
和D
i+1(mod2)
，两个目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
；长虚线为共享纠缠，实线为经典信道，短虚线为量子信道；在所构建的蝶形网络模型，假设待传输的未知量子态和已知量子态分别为和
[0022]其中，参数γ
i
和δ
i
表示待传输的未知量子态的系数，参数λ
i
和μ
i
表示待传输的已知量子态的系数；γ
i
,λ
i
和δ
i
,μ
i
分别表示实数和复数，并且它们满足归一化条件|γ
i
|2+|δ
i
|2＝1和|λ
i
|2+|μ
i
|2＝1。
[0023]具体实现中，是利用量子隐形传态和远程态制备技术完成的混合通信，同时交叉传输未知和已知的量子态，即A
i
→
A
i+1(mod2)
传输未知的量子态，B
i
→
B
i+1(mod2)
传输已知的量子态。
[0024]步骤2、所述发送节点A
i
、B
i
与控制节点C
i
之间共享六粒子最大纠缠态，作为量子信道进行信息传递；
[0025]在该步骤中，所述发送节点A
i
、B
i
与控制节点C
i
之间共享六粒子最大纠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子加密的量子态双向安全传输方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、构建蝶形网络模型，设置两个发送节点A
i
和B
i
，控制节点C
i
，两个中间节点D
i
和D
i+1(mod2)
，两个目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
；i＝1,2；步骤2、所述发送节点A
i
、B
i
与控制节点C
i
之间共享六粒子最大纠缠态，作为量子信道进行信息传递；步骤3、发送节点A
i
对拥有的粒子执行联合Bell基测量，发送节点B
i
对拥有的粒子执行两粒子投影测量，并将测量结果发送给控制节点C
i
；步骤4、控制节点C
i
对拥有的粒子C
i
在测量基{|l
i
&gt;,l
i
∈{0,1}}下执行单粒子测量，然后将测量结果发送给所述发送节点A
i
、B
i
；步骤5、所述发送节点A
i
和B
i
接收到测量结果后，分别传输经典消息和给所述中间节点D
i
；步骤6、所述中间节点D
i
对接收到的经典消息执行编码操作，得到编码后的结果为再将编码后的结果传输给下一个中间节点D
i+1(mod2)
，由下一个中间节点D
i+1(mod2)
将收到的编码结果发送给两个目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
；步骤7、所述发送节点A
i
和B
i
对各自的量子态执行加密操作，然后将加密后的量子态发送给相应的目标节点B
i+1(mod2)
和A
i+1(mod2)
；步骤8、目标节点A
i+1(mod2)
和B
i+1(mod2)
根据下一个中间节点D
i+1(mod2)
发送的编码结果对步骤7接收的加密量子态执行相应的解密操作，得到目标量子态。2.根据权利要求1所述基于量子加密的量子态双向安全传输方法，其特征在于，在步骤1所构建的蝶形网络模型中，假设待传输的未知量子态和已知量子态分别为其中，参数γ
i
和δ
i
表示待传输的未知量子态的系数；参数λ
i
和μ
i
表示待传输的已知量子态的系数；γ
i
,λ
i
和δ
i
,μ
i
分别表示实数和复数，并且它们满足归一化条件|γ
i
|2+|δ
i
|2＝1和|λ
i
|2+|μ
i
|2＝1。3.根据权利要求1所述基于量子加密的量子态双向安全传输方法，其特征在于，在步骤2中，所述发送节点A
i
、B
i
与控制节点C
i
之间共享六粒子最大纠缠态，表示为：其中，|C6&gt;表示发送节点A
i
、B
i
与控制节点C
i
之间共享的六粒子最大纠缠态；发送节点A
i
拥有粒子(A
i,1
,A
i,2
)，表示发送节点A
i
拥有的2个粒子，其中下标i表示第i个节点，i＝1,2；发送节点B
i
拥有粒子(B
i,1
,B
′
i,1
,B
i,2
)，表示发送节点B
i
拥有的3个粒子，其中B
i,1
表示节点B
i
拥有的粒子1，B
′
i,1
表示节点B
i
拥有的粒子2，B
i,2
表示节点B
i
拥有的粒子3；控制节点C
i
拥有粒子C
i
；因此，在通信网络中整个系统的状态为：
其中，|Θ&gt;表示整个通信网络中复合系统的状态，它表示为和|C6&gt;的张量形式，其中表示待传输的未知量子态。4.根据权利要求1所述基于量子加密的量子态双向安全传输方法，其特征在于，在步骤3中，发送节点A
i
对拥有的粒子(A
i
,A
i,1
)在测量基下执行联合Bell基测量，其中Bell测量基如下所述：其中上标i(i＝1,2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，巩莉，陈秀波，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：