CN113193921B - 基于多种信道组合的量子对话方法 - Google Patents

基于多种信道组合的量子对话方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113193921B
CN113193921B CN202110475062.8A CN202110475062A CN113193921B CN 113193921 B CN113193921 B CN 113193921B CN 202110475062 A CN202110475062 A CN 202110475062A CN 113193921 B CN113193921 B CN 113193921B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particle
state
measurement
ghz
result set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110475062.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113193921A (zh
Inventor
赵文浩
李华阳
姜敏
丁祎
龚仁智
江聪
陈虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN202110475062.8A priority Critical patent/CN113193921B/zh
Publication of CN113193921A publication Critical patent/CN113193921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113193921B publication Critical patent/CN113193921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70—Photonic quantum communication

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于多种信道组合的量子对话方法，包括两个通信方Alice和Bob共享密钥K，Alice拥有4n比特的第一秘密信息，Bob拥有3n比特的第二秘密信息；通信方Alice与Bob之间采用Cluster态和GHZ态信道组成的混合信道进行量子对话；利用纠缠交换、pauli变换、量子编码、投影测量技术实现Alice的4n比特秘密信息和Bob的3n比特秘密信息进行不对称信息量的安全对话。本发明在混合的量子信道下实现了灵活的非对称的量子对话，技术实现具有便捷性和可行性，且能通过诱骗光子检测保证对话安全性。本发明还具有有效的传输效率，更满足量子对话的一般场景需求。

Description

基于多种信道组合的量子对话方法
技术领域
本发明涉及量子通信技术领域，具体涉及一种基于多种信道组合的量子对话方法。
背景技术
量子通信是量子信息学的一个重要分支，是量子信息中研究较早的领域。量子通信以量子态作为信息单元来实现信息的有效传送。但是最早提出的量子安全直接通信方案只能实现通信双方单向的秘密消息传送，很少有实现双向量子安全直接通信的。2004年，Nguyen提出了第一个BQSDC(Bidirectional quantum secure direct communication)协议的方案，通过Bell态实现了通信双方同时交换秘密信息。从此，量子对话协议的研究成为量子通信领域的一个热点。 2007年，杨宇光和温巧燕提出了一种准安全的量子对话协议；2009年，Shi和 Xi等提出了一种改进的利用EPR对实现的量子对话协议，2010年，他们又提出了一种用单光子实现的量子对话协议，Gao Gan利用Bell态纠缠交换提出了两种可以克服信息泄露的量子对话协议。然而，在提出的量子对话方案，大多采用单一的量子态作为量子信道，且通信双方的对话是对称的，他们交换着相同比特数的秘密信息。而在实际的通信过程中，通信双方所发送的秘密信息的容量一般是不对称的。因此，现有技术中的量子对话协议难以满足实际通信的要求。当多种信道组合在一起，并不能使通信方进行有效的量子对话，通信双方并不能实现非对称的量子对话。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提出一种能够实现通信双方不对称的、双向的秘密消息传送的基于多种信道组合的量子对话方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多种信道组合的量子对话方法，包括以下步骤：
步骤1：两个通信方分别为Alice和Bob，Alice拥有4n比特的第一秘密信息MsgA，Bob拥有3n比特的第二秘密信息MsgB，MsgA中有n个4比特信息的MsgAi， MsgA＝{MsgA1,...,MsgAi,...,MsgAn}，MsgB中有n个3比特信息的MsgBi， MsgB＝{MsgB1,...,MsgBi,...,MsgBn}，其中i＝1,...,n，Alice和Bob之间共享一个m比特的密钥K；
步骤2：Alice制备n个Cluster态以及n个GHZ态作为量子信道，并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列SA、SB、SC、SD、SE、SF和SG；
步骤3：Alice制备三个长为m的诱骗光子序列SK1、SK2、SK3，序列中的每一粒子为随机的4种量子态{|0>，|1>,|+>,|->}；接着，Alice根据密钥K中的排列顺序从SD中选出L个粒子并将序列Sk1插入到SD中的L个粒子处形成S'D，从SF中选出L个粒子并将序列SK2插入到SF中的L个粒子处形成S'F，从SG中选出L个粒子并将序列SK3插入到SG中的L个粒子处形成S'G；然后，Alice分别将S'D、S'F、 S'G发送给Bob，公布三个诱骗光子序列的基底以及序列SD、SF、SG被选中的L 个粒子的位置；
步骤4：Bob接收到序列S'D、S'F、S'G序列后，根据Alice公布的被选中的粒子的位置以及密钥K从S'D、S'F、S'G中找出诱骗光子的所在位置；接着，Bob 使用基底X基或Z基分别对SK1、SK2、SK3中的诱骗光子进行测量，并通过经典信道公布测量结果；Alice根据Bob对诱骗光子的测量结果判断是否继续通信，如果继续则执行步骤5；
步骤5：Bob获得粒子序列SD、SF和SG，按照八种酉操作
Figure GDA0003799631320000031
Figure GDA0003799631320000032
依次对应于经典信息中的000、001、010、011、100、101、110、111的规则，根据自己的3 比特信息MsgBi分别对粒子序列SD中的粒子Di和粒子序列SF中的粒子Fi依次执行对应的单比特酉操作；将3n比特信息MsgB编码至序列SD、SF中，得到新的粒子序列SDU、SFU，其中i＝1,...,n；Alice将十六种酉操作
Figure GDA0003799631320000033
Figure GDA0003799631320000034
Figure GDA0003799631320000035
依次对应于经典信息中的0000、 0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、 1101、1110、1111；根据自己的4比特信息MsgAi，分别对序列SB中的粒子Bi，序列SC中的粒子Ci和序列SE中的粒子Ei执行对应的单比特酉操作，将4n比特信息MsgA编码至序列SB、SC、SE中，得到新的序列SBU、SCU、SEU；经过Alice 对序列SE中的粒子Ei执行酉操作，Bob对序列SF中的粒子Fi执行酉操作后，原始信道中的GHZ态
Figure GDA0003799631320000036
变为
Figure GDA0003799631320000037
得到粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000038
的转换关系；同时，经过Alice对序列SB、SC中的粒子Bi、Ci执行酉操作、Bob对序列SD中的粒子Di执行酉操作后，原始信道中的Cluster态
Figure GDA0003799631320000039
变成
Figure GDA00037996313200000310
得到粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系；
步骤6：Alice用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000041
Figure GDA0003799631320000042
对序列SA、SBU、SCU、SEU中的每个粒子Ai、Bi、Ci、Ei执行四粒子投影测量，通过经典信道向Bob公布测量结果；同时，Bob用GHZ态基{|ψ1>、|ψ2>、|ψ3>、|ψ4>、|ψ5>、|ψ6>、|ψ7>、|ψ8>} 对序列SDU、SFU、SG中的每一粒子Di、Fi、Gi执行三粒子投影测量，通过经典信道向Alice公布测量结果；分别对每一组粒子AiBiCiEi和DiFiGi进行Cluster 态基和GHZ态基测量，AiBiCiEi和DiFiGi的测量结果为集合Rj(j＝1,...,32)，得到变换态
Figure GDA0003799631320000043
与
Figure GDA0003799631320000044
的纠缠交换关系；Alice对粒子Ai、Bi、Ci、Ei做Cluster基测量，Bob对粒子Di、Fi、Gi做GHZ基测量；根据Cluster基测量和 GHZ基测量的测量结果以及变换态
Figure GDA0003799631320000045
与
Figure GDA0003799631320000046
的纠缠交换关系，粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000049
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系反推出Alice和Bob分别执行的酉操作，从而得到Bob的3bit 信息MsgBi和Alice的4bit信息MsgBi。
进一步地，所述步骤1中Alice和Bob间的量子信道是无噪无损的，所述第一秘密信息中的MsgAi有4比特信息，MsgAi∈{0000,0001，0010,...,1111}；所述第二秘密信息中的MsgBi有3比特信息，MsgBi∈{000,001，010,...,111}。
进一步地，所述步骤2中Alice制备n个Cluster态以及n个GHZ态作为量子信道，并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列SA、SB、SC、SD、SE、 SF和SG，具体为：所述Alice制备n个Cluster态
Figure GDA0003799631320000047
以及n个GHZ态
Figure GDA0003799631320000048
作为量子信道，此时Alice的信道组合形式为：
Figure GDA0003799631320000051
并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列:SA＝{A1,A2,,...An}， SB＝{B1,B2,...,Bn}，SC＝{C1,C2,...,Cn}，SD＝{D1,D2,...,Dn}，SE＝{E1,E2,...,En}， SF＝{F1,F2,...,Fn}，SG＝{G1,G2,...,Gn}。
进一步地，所述步骤3中Alice根据密钥K中的排列顺序从SD中选出L个粒子并将序列Sk1插入到SD中的L个粒子处形成S'D，从SF中选出L个粒子并将序列SK2插入到SF中的L个粒子处形成S'F，从SG中选出L个粒子并将序列SK3插入到SG中的L个粒子处形成S'G，具体插入过程为：Alice从序列SD中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，其中r取1、2、3、…、m，则Alice 将SK1中第r个粒子插入到SD中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r 比特不为0，则Alice将SK1中第r个粒子插入SD中被选中的第r个粒子的后面， L个粒子插入完成形成S'D；Alice从序列SF中随机的选出L个粒子，如果密钥K 中第r比特为0，则Alice将SK2中第r个粒子插入到SF中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK2中第r个粒子插入SF中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成S'F；Alice从序列SG中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，则Alice将SK3中第r个粒子插入到SG中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将 SK3中第r个粒子插入SG中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成 S'G。
进一步地，所述步骤4中Alice根据Bob对诱骗光子的测量结果判断是否继续通信，具体为：Alice根据Bob的测量结果计算错误率，如果错误率低于预设阈值，判定此时的量子信道是安全的，继续通信，执行步骤5；如果错误率不低于预设阈值，判定此时存在窃听，停止通信。
进一步地，所述步骤5中粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000061
的转换关系，具体为：当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA0003799631320000062
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA0003799631320000063
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA0003799631320000064
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA0003799631320000065
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA0003799631320000066
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA0003799631320000067
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA0003799631320000068
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA0003799631320000069
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA00037996313200000610
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA00037996313200000611
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA00037996313200000612
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA00037996313200000613
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA00037996313200000614
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA00037996313200000615
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure GDA00037996313200000616
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure GDA00037996313200000617
进一步地，所述步骤5中粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系，具体为：当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000618
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA00037996313200000619
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000620
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA00037996313200000621
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000622
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000071
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000072
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000073
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000074
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000075
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000076
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000077
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000078
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000079
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000710
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA00037996313200000711
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000712
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA00037996313200000713
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000714
时，原始信道中的Cluster态变为；
Figure GDA00037996313200000715
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000716
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA00037996313200000717
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000718
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA00037996313200000719
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA00037996313200000720
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000081
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000082
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000083
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000084
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000085
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure GDA0003799631320000086
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure GDA0003799631320000087
进一步地，所述步骤6中得到变换态
Figure GDA0003799631320000088
与
Figure GDA0003799631320000089
的纠缠交换关系，具体为：当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000810
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000811
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000812
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000818
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000813
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000814
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000817
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000815
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000816
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000091
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000092
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000093
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000094
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000096
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000095
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000097
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000098
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000910
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000099
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200000911
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000912
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000913
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200000914
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200000915
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000101
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000102
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000103
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000104
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000105
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000106
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000107
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000108
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000109
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001010
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001011
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001012
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001013
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001014
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001015
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001016
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000111
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000112
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000113
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000114
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000115
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000116
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000117
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000118
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000119
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001110
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001111
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001112
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001113
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001114
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001115
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000121
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000122
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000123
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000124
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000125
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000126
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ 态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000127
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000128
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000129
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001210
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001211
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001212
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001213
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001214
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001215
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA00037996313200001216
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000131
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000132
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000134
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000133
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000135
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000136
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000137
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000138
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用 GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；当粒子AiBiCiEi用 Cluster态基
Figure GDA0003799631320000139
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001310
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001311
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001312
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001313
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001314
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001315
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001316
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000141
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000142
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000143
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000144
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000145
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000146
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000147
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000148
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000149
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001410
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001411
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001412
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001414
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001413
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001415
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000151
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000153
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000152
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000154
执行四粒子投影测量、粒子 DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；当粒子 AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000155
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000156
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000157
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；当粒子 AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000159
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000158
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001510
执行四粒子投影测量、粒子 DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；当粒子 AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001511
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001512
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001513
执行四粒子投影测量、粒子 DiFiGi用GHZ态基|ψ>3执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；当粒子 AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001515
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001514
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001516
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；当粒子 AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000168
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000169
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001610
执行四粒子投影测量、粒子 DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001611
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001612
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001613
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001614
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001615
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001616
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure GDA00037996313200001617
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29。
进一步地，所述集合Rj为投影测量结果，其中j＝1,…,32，具体为：R1：
Figure GDA0003799631320000161
Figure GDA0003799631320000162
R2：
Figure GDA0003799631320000163
Figure GDA0003799631320000164
R3：
Figure GDA0003799631320000165
Figure GDA0003799631320000166
R4：
Figure GDA0003799631320000167
Figure GDA0003799631320000171
R5：
Figure GDA0003799631320000172
Figure GDA0003799631320000173
R6：
Figure GDA0003799631320000174
Figure GDA0003799631320000175
R7：
Figure GDA0003799631320000176
Figure GDA0003799631320000177
R8：
Figure GDA0003799631320000178
Figure GDA0003799631320000179
R9：
Figure GDA00037996313200001710
Figure GDA00037996313200001711
R10：
Figure GDA00037996313200001712
Figure GDA00037996313200001713
R11：
Figure GDA00037996313200001714
Figure GDA00037996313200001715
R12：
Figure GDA00037996313200001716
Figure GDA00037996313200001717
R13：
Figure GDA00037996313200001718
Figure GDA00037996313200001719
R14：
Figure GDA00037996313200001720
Figure GDA00037996313200001721
R15：
Figure GDA00037996313200001722
Figure GDA00037996313200001723
R16：
Figure GDA00037996313200001724
Figure GDA00037996313200001725
R17：
Figure GDA00037996313200001726
Figure GDA00037996313200001727
R18：
Figure GDA00037996313200001729
Figure GDA0003799631320000181
R19：
Figure GDA0003799631320000182
Figure GDA0003799631320000183
R20：
Figure GDA0003799631320000184
Figure GDA0003799631320000185
R21：
Figure GDA0003799631320000186
Figure GDA0003799631320000187
R22：
Figure GDA0003799631320000188
Figure GDA0003799631320000189
R23：
Figure GDA00037996313200001810
Figure GDA00037996313200001811
R24：
Figure GDA00037996313200001812
Figure GDA00037996313200001813
R25：
Figure GDA00037996313200001814
Figure GDA00037996313200001815
R26：
Figure GDA00037996313200001816
Figure GDA00037996313200001817
R27：
Figure GDA00037996313200001818
Figure GDA00037996313200001819
R28：
Figure GDA00037996313200001820
Figure GDA00037996313200001821
R29：
Figure GDA00037996313200001822
Figure GDA00037996313200001823
R30：
Figure GDA00037996313200001824
Figure GDA00037996313200001825
R31：
Figure GDA00037996313200001826
Figure GDA00037996313200001827
R32：
Figure GDA00037996313200001828
Figure GDA0003799631320000191
进一步地，所述步骤6中根据Cluster基测量和GHZ基测量的测量结果以及变换态
Figure GDA0003799631320000192
与
Figure GDA0003799631320000193
的纠缠交换关系，粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000194
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系反推出Alice 和Bob分别执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi和Alice的4bit信息 MsgBi，具体为：Alice对粒子Ai、Bi、Ci、Ei做Cluster基测量，Bob对粒子Di、 Fi、Gi做GHZ基测量后，Alice和Bob通过经典信道公布自己的测量结果；Alice 根据变换态
Figure GDA0003799631320000195
与
Figure GDA0003799631320000196
的纠缠交换关系，通过Bob与自己的测量结果确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure GDA0003799631320000197
与
Figure GDA0003799631320000198
接着，依据粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000199
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ 态的变换态的转换关系以及自己执行的酉操作，从第i组变换态
Figure GDA00037996313200001910
态和
Figure GDA00037996313200001911
中推断出Bob执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi；Bob 根据变换态
Figure GDA00037996313200001912
与
Figure GDA00037996313200001913
的纠缠交换关系，通过Alice与自己的测量结果确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure GDA00037996313200001914
与
Figure GDA00037996313200001915
接着，依据粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA00037996313200001916
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的 GHZ态的变换态的转换关系以及自己执行的酉操作，从第i组变换态
Figure GDA00037996313200001917
态和
Figure GDA00037996313200001918
中推断出Alice执行的酉操作，从而得到Alice的4bit信息MsgBi。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的基于多种信道组合的量子对话方法中通信两方Alice与Bob之间采用Cluster态和GHZ 态信道组成的混合信道进行量子对话，利用纠缠交换、pauli变换、量子编码、投影测量等技术实现Alice的4n比特秘密信息和Bob的3n比特秘密信息进行不对称信息量的安全对话。在混合的量子信道下实现了灵活的非对称的量子对话，技术实现具有便捷性和可行性，且能通过诱骗光子检测保证对话安全性。本发明还具有有效的传输效率，更满足量子对话的一般场景需求。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的流程图。
图2是本发明中Alice在SD，SF，SG中插入诱骗光子形成S′D,S′E，S′F序列，并发送给Bob的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明技术名词说明：
1、Pauli变换，即酉操作
Figure GDA0003799631320000201
Figure GDA0003799631320000211
2、X基和Z基
Z基：|0>,|1>。X基：
Figure GDA0003799631320000212
3、GHZ态基
Figure GDA0003799631320000213
Figure GDA0003799631320000214
Figure GDA0003799631320000215
4、Cluster态基
Figure GDA0003799631320000216
Figure GDA0003799631320000217
Figure GDA0003799631320000218
Figure GDA0003799631320000219
Figure GDA00037996313200002110
Figure GDA00037996313200002111
Figure GDA00037996313200002112
Figure GDA00037996313200002113
参照图1的流程图和图2的Alice在SD、SF、SG中插入诱骗光子形成S′D、 S'F、S'G序列，并发送给Bob(图2中三角形为诱骗光子)的示意图所示，本发明一种基于多种信道组合的量子对话方法的实施例，包括以下步骤：
步骤1：两个通信方分别为Alice和Bob，Alice和Bob间的量子信道是无噪无损的；Alice拥有4n比特的第一秘密信息MsgA，Bob拥有3n比特的第二秘密信息MsgB，所述第一秘密信息MsgA中的MsgAi有4比特信息， MsgAi∈{0000,0001，0010,...,1111}；所述第二秘密信息MsgB中的MsgBi有3比特信息， MsgBi∈{000,001，010,...,111}，其中i＝1,...,n；即意思为：MsgA中有n个4比特信息的MsgAi，MsgA＝{MsgA1,...,MsgAi,...,MsgAn}＝{0000,0001，0010,...,1111}，MsgB中有n 个3比特信息的MsgBi，MsgB＝{MsgB1,...,MsgBi,...,MsgBn}＝{000,001，010,...,111}。 Alice和Bob之间共享一个m比特的密钥K；为了同时交换彼此的秘密信息，Alice与Bob将通过步骤2～步骤6进行量子对话。
步骤2：Alice制备n个Cluster态
Figure GDA0003799631320000221
以及n个GHZ 态
Figure GDA0003799631320000222
作为量子信道，此时Alice的信道组合形式为：
Figure GDA0003799631320000223
并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列:SA＝{A1,A2,,...An}， SB＝{B1,B2,...,Bn}，SC＝{C1,C2,...,Cn}，SD＝{D1,D2,...,Dn}，SE＝{E1,E2,...,En}， SF＝{F1,F2,...,Fn}，SG＝{G1,G2,...,Gn}。
步骤3：Alice制备三个长为m的诱骗光子序列SK1、SK2、SK3，序列中的每一粒子为随机的4种量子态{|0>,|1>,|+>,|->}；接着，Alice根据密钥K中的排列顺序从SD中选出L个粒子并将序列Sk1插入到SD中的L个粒子处形成S'D，从SF中选出L个粒子并将序列SK2插入到SF中的L个粒子处形成S'F，从SG中选出L个粒子并将序列SK3插入到SG中的L个粒子处形成S'G；然后，Alice分别将S'D、S'F、 S'G发送给Bob，随后公布三个诱骗光子序列的基底以及序列SD、SF、SG被选中的L个粒子的位置。
具体插入过程为：Alice从序列SD中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，其中r取1、2、3、…、m；则Alice将SK1中第r个粒子插入到SD中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK1中第r个粒子插入SD中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成S'D； Alice从序列SF中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，则Alice 将SK2中第r个粒子插入到SF中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK2中第r个粒子插入SF中被选中的第r个粒子的后面， L个粒子插入完成形成S'F；Alice从序列SG中随机的选出L个粒子，如果密钥K 中第r比特为0，则Alice将SK3中第r个粒子插入到SG中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK3中第r个粒子插入SG中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成S'G。
步骤4：Bob接收到序列S'D、S'F、S'G序列后，根据Alice公布的被选中的粒子的位置以及密钥K从S'D、S'F、S'G中找出诱骗光子的所在位置；接着，Bob 使用基底X基或Z基分别对SK1、SK2、SK3中的诱骗光子进行测量，并通过经典信道公布测量结果。Alice根据Bob的测量结果计算错误率，如果错误率低于预设阈值，判定此时的量子信道是安全的，继续通信，执行步骤5；如果错误率不低于预设阈值，判定此时存在窃听，停止通信。
步骤5：Bob获得粒子序列SD、SF和SG，按照八种酉操作
Figure GDA0003799631320000231
Figure GDA0003799631320000232
依次对应于经典信息中的000、001、010、011、100、101、110、111的规则，根据自己的3 比特信息MsgBi分别对粒子序列SD中的粒子Di和粒子序列SF中的粒子Fi依次执行对应的单比特酉操作；将3n比特信息MsgB编码至序列SD、SF中，得到新的粒子序列SDU、SFU。Alice将十六种酉操作
Figure GDA0003799631320000233
Figure GDA0003799631320000234
Figure GDA0003799631320000235
依次对应于经典信息中的0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111；根据自己的 4比特信息MsgAi，分别对序列SB中的粒子Bi，序列SC中的粒子Ci和序列SE中的粒子Ei执行对应的单比特酉操作，将4n比特信息MsgA编码至序列SB、SC、SE中，得到新的序列SBU、SCU、SEU。经过Alice对序列SE中的粒子Ei执行酉操作，Bob 对序列SF中的粒子Fi执行酉操作后，原始信道中的GHZ态
Figure GDA0003799631320000241
变为
Figure GDA0003799631320000242
得到粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000243
的转换关系；同时，经过Alice对序列SB、SC中的粒子Bi、Ci执行酉操作、Bob对序列SD中的粒子Di执行酉操作后，原始信道中的Cluster态
Figure GDA0003799631320000244
变成
Figure GDA0003799631320000245
得到粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系。
粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000246
的转换关系如表1所示：
Figure GDA0003799631320000247
表1粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态表
粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系如表2所示：
Figure GDA0003799631320000251
表2粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态表
步骤6：Alice用Cluster态基
Figure GDA0003799631320000252
Figure GDA0003799631320000253
对序列SA、SBU、SCU、SEU中的每个粒子Ai、Bi、Ci、Ei执行四粒子投影测量，通过经典信道向Bob公布测量结果；同时，Bob用GHZ态基{|ψ1>、|ψ2>、|ψ3>、|ψ4>、|ψ5>、|ψ6>、|ψ7>、|ψ8>} 对序列SDU、SFU、SG中的每一粒子Di、Fi、Gi执行三粒子投影测量，通过经典信道向Alice公布测量结果。此时初始的Cluster态有16种可能的变换形式，初始的GHZ态有8种可能的变换形式，因此可得到粒子AiBiCiEiDiFiGi共有128种可能的组合情况；分别对每一组粒子AiBiCiEi和DiFiGi进行Cluster态基和GHZ 态基测量，AiBiCiEi和DiFiGi的测量结果为集合Rj(j＝1,...,32)，得到变换态
Figure GDA0003799631320000261
与
Figure GDA0003799631320000262
的纠缠交换关系。
以
Figure GDA0003799631320000263
为例，可组成集合R1来说明：
Figure GDA0003799631320000264
故
Figure GDA0003799631320000265
Figure GDA0003799631320000266
变换态
Figure GDA0003799631320000267
与
Figure GDA0003799631320000268
的纠缠交换关系如表3所示：
Figure GDA0003799631320000269
Figure GDA0003799631320000271
表3变换态
Figure GDA0003799631320000272
与
Figure GDA0003799631320000273
的纠缠交换关系表
其中，集合Rj为投影测量结果，其中j＝1,…,32，具体为：R1：
Figure GDA0003799631320000274
Figure GDA0003799631320000275
R2：
Figure GDA0003799631320000276
Figure GDA0003799631320000277
R3：
Figure GDA0003799631320000278
Figure GDA0003799631320000279
R4：
Figure GDA00037996313200002710
Figure GDA00037996313200002711
R5：
Figure GDA00037996313200002712
Figure GDA00037996313200002713
R6：
Figure GDA00037996313200002714
Figure GDA00037996313200002715
R7：
Figure GDA00037996313200002716
Figure GDA00037996313200002717
R8：
Figure GDA00037996313200002718
Figure GDA00037996313200002719
R9：
Figure GDA00037996313200002720
Figure GDA00037996313200002721
R10：
Figure GDA00037996313200002722
Figure GDA00037996313200002723
R11：
Figure GDA00037996313200002724
Figure GDA0003799631320000281
R12：
Figure GDA0003799631320000282
Figure GDA0003799631320000283
R13：
Figure GDA0003799631320000284
Figure GDA0003799631320000285
R14：
Figure GDA0003799631320000286
Figure GDA0003799631320000287
R15：
Figure GDA0003799631320000288
Figure GDA0003799631320000289
R16：
Figure GDA00037996313200002810
Figure GDA00037996313200002811
R17：
Figure GDA00037996313200002812
Figure GDA00037996313200002813
R18：
Figure GDA00037996313200002814
Figure GDA00037996313200002815
R19：
Figure GDA00037996313200002816
Figure GDA00037996313200002817
R20：
Figure GDA00037996313200002818
Figure GDA00037996313200002819
R21：
Figure GDA00037996313200002820
Figure GDA00037996313200002821
R22：
Figure GDA00037996313200002822
Figure GDA00037996313200002823
R23：
Figure GDA00037996313200002824
Figure GDA00037996313200002825
R24：
Figure GDA00037996313200002826
Figure GDA00037996313200002827
R25：
Figure GDA0003799631320000291
Figure GDA0003799631320000292
R26：
Figure GDA0003799631320000293
Figure GDA0003799631320000294
R27：
Figure GDA0003799631320000295
Figure GDA0003799631320000296
R28：
Figure GDA0003799631320000297
Figure GDA0003799631320000298
R29：
Figure GDA0003799631320000299
Figure GDA00037996313200002910
R30：
Figure GDA00037996313200002911
Figure GDA00037996313200002912
R31：
Figure GDA00037996313200002913
Figure GDA00037996313200002914
R32：
Figure GDA00037996313200002915
Figure GDA00037996313200002916
Alice对粒子Ai、Bi、Ci、Ei做Cluster基测量，Bob对粒子Di、Fi、Gi做 GHZ基测量。根据Cluster基测量和GHZ基测量的测量结果以及变换态
Figure GDA00037996313200002917
与
Figure GDA00037996313200002918
的纠缠交换关系，粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA00037996313200002919
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系反推出Alice和Bob分别执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi和Alice的4bit信息MsgBi。Alice 对粒子Ai、Bi、Ci、Ei做Cluster基测量，Bob对粒子Di、Fi、Gi做GHZ基测量，Alice和Bob通过经典信道公布自己的测量结果；Alice根据变换态
Figure GDA00037996313200002920
与
Figure GDA00037996313200002921
的纠缠交换关系，通过Bob与自己的测量结果确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure GDA0003799631320000301
与
Figure GDA0003799631320000302
接着，依据粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure GDA0003799631320000303
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系以及自己执行的酉操作，从第i(i＝0、1、…、n)组变换态
Figure GDA0003799631320000304
态和
Figure GDA0003799631320000305
中推断出Bob执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi；Bob根据变换态
Figure GDA0003799631320000306
与
Figure GDA0003799631320000307
的纠缠交换关系，通过Alice与自己的测量结果确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure GDA0003799631320000308
与
Figure GDA0003799631320000309
接着，依据粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ 态的变换态
Figure GDA00037996313200003010
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系以及自己执行的酉操作，从第i(i＝0、1、…、 n)组变换态
Figure GDA00037996313200003011
态和
Figure GDA00037996313200003012
中推断出Alice执行的酉操作，从而得到 Alice的4bit信息MsgBi。由以上步骤完成了基于Cluster态和GHZ态组合的非对称的量子对话。
本实施例中，基于Cluster态和GHZ态组合的非对称量子对话。假设通信方Alice的第一秘密信息为4bit的1111，通信方Bob的第二秘密信息为3bit的 010。双方建立的量子信道为
Figure GDA00037996313200003013
Alice拥有粒子A1、B1、C1、E1，Bob拥有粒子D1、F1、G1。根据量子编码规则， Alice对B1、C1、E1粒子做
Figure GDA00037996313200003014
酉变换编码秘密信息1111；Bob对D1、F1粒子做
Figure GDA00037996313200003015
酉变换编码秘密信息010。可得到：
Figure GDA00037996313200003016
Figure GDA0003799631320000311
可将上式的粒子A1、B1、C1、E1和粒子B1、C1、E1编码为下面的集合R22：
Figure GDA0003799631320000312
Alice对粒子A1、B1、C1、E1做Cluster基测量，Bob对粒子D1、F1、G1做 GHZ基测量，并通过经典信道公布自己的测量结果。根据表3中的纠缠交换关系表及通信双方的测量结果在表3中确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure GDA0003799631320000313
与
Figure GDA0003799631320000314
进而得到B1、C1、E1粒子和D1、F1粒子做的酉变换。Alice依据表1与表2以及收到的
Figure GDA0003799631320000315
测量结果推断出 E1、F1粒子执行的酉操作，从而得到Bob的3bit秘密信息为010。类似地，Bob 通过如上过程可得到Alice的4bit信息为1111。这样，通信双方完成了交换不对称秘密信息的量子对话。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的基于多种信道组合的量子对话方法中通信两方Alice与Bob之间采用Cluster态和GHZ 态信道组成的混合信道进行量子对话，利用纠缠交换、pauli变换、量子编码、投影测量等技术实现Alice的4n比特秘密信息和Bob的3n比特秘密信息进行不对称信息量的安全对话。在混合的量子信道下实现了灵活的非对称的量子对话，技术实现具有便捷性和可行性，且能通过诱骗光子检测保证对话安全性。本发明还具有有效的传输效率，更满足量子对话的一般场景需求。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/ 或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：两个通信方分别为Alice和Bob，Alice拥有4n比特的第一秘密信息MsgA，Bob拥有3n比特的第二秘密信息MsgB，MsgA中有n个4比特信息的MsgAi，MsgA＝{MsgA1,...,MsgAi,...,MsgAn}，MsgB中有n个3比特信息的MsgBi，MsgB＝{MsgB1,...,MsgBi,...,MsgBn}，其中i＝1,...,n；Alice和Bob之间共享一个m比特的密钥K；
步骤2：Alice制备n个Cluster态以及n个GHZ态作为量子信道，并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列SA、SB、SC、SD、SE、SF和SG；
步骤3：Alice制备三组长为m的诱骗光子序列SK1、SK2、SK3，序列中的每一粒子为随机的4种量子态{|0>,|1>,|+>,|->}；接着，Alice根据密钥K中的排列顺序从SD中选出L个粒子并将序列Sk1插入到SD中的L个粒子处形成S'D，从SF中选出L个粒子并将序列SK2插入到SF中的L个粒子处形成S'F，从SG中选出L个粒子并将序列SK3插入到SG中的L个粒子处形成S'G；然后，Alice分别将S'D、S'F、S'G发送给Bob，分别公布三组诱骗光子序列中每个诱骗光子的基底以及序列SD、SF、SG被选中的L个粒子的位置；
步骤4：Bob接收到序列S'D、S'F、S'G序列后，根据Alice公布的被选中的粒子的位置以及密钥K从S'D、S'F、S'G中分别找出三组诱骗光子序列中每个诱骗光子所插入的位置；接着，Bob使用基底X基或Z基分别对SK1、SK2、SK3中的诱骗光子进行测量，并通过经典信道公布测量结果；Alice根据Bob对诱骗光子的测量结果判断是否继续通信，如果继续则执行步骤5；
步骤5：Bob获得粒子序列SD、SF和SG，按照八种酉操作
Figure FDA0003799631310000011
Figure FDA0003799631310000012
依次对应于经典信息中的000、001、010、011、100、101、110、111的规则，根据自己的3比特信息MsgBi分别对粒子序列SD中的粒子Di和粒子序列SF中的粒子Fi依次执行对应的单比特酉操作；将3n比特信息MsgB编码至序列SD、SF中，得到新的粒子序列SDU、SFU，其中i＝1,...,n；
Alice将十六种酉操作
Figure FDA0003799631310000021
Figure FDA0003799631310000022
Figure FDA0003799631310000023
Figure FDA0003799631310000024
依次对应于经典信息中的0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111；根据自己的4比特信息MsgAi，分别对序列SB中的粒子Bi，序列SC中的粒子Ci和序列SE中的粒子Ei执行对应的单比特酉操作，将4n比特信息MsgA编码至序列SB、SC、SE中，得到新的序列SBU、SCU、SEU；
经过Alice对序列SE中的粒子Ei执行酉操作，Bob对序列SF中的粒子Fi执行酉操作后，原始信道中的GHZ态
Figure FDA0003799631310000025
变为
Figure FDA0003799631310000026
得到粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure FDA0003799631310000027
的转换关系；同时，经过Alice对序列SB、SC中的粒子Bi、Ci执行酉操作、Bob对序列SD中的粒子Di执行酉操作后，原始信道中的Cluster态
Figure FDA0003799631310000028
变成
Figure FDA0003799631310000029
得到粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系；
步骤6：Alice用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000031
Figure FDA0003799631310000032
对序列SA、SBU、SCU、SEU中的每个粒子Ai、Bi、Ci、Ei执行四粒子投影测量，通过经典信道向Bob公布测量结果；同时，Bob用GHZ态基{|ψ1>、|ψ2>、|ψ3>、|ψ4>、|ψ5>、|ψ6>、|ψ7>、|ψ8>}对序列SDU、SFU、SG中的每一粒子Di、Fi、Gi执行三粒子投影测量，通过经典信道向Alice公布测量结果；
分别对每一组粒子AiBiCiEi和DiFiGi进行Cluster态基和GHZ态基测量，AiBiCiEi和DiFiGi的测量结果为集合Rj，其中j＝1,…,32，得到变换态
Figure FDA0003799631310000033
与
Figure FDA0003799631310000034
的纠缠交换关系；
Alice对粒子Ai、Bi、Ci、Ei做Cluster基测量，Bob对粒子Di、Fi、Gi做GHZ基测量；根据Cluster基测量和GHZ基测量的测量结果以及变换态
Figure FDA0003799631310000035
与
Figure FDA0003799631310000036
的纠缠交换关系，粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure FDA0003799631310000037
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系反推出Alice和Bob分别执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi和Alice的4bit信息MsgBi。
2.根据权利要求1所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤1中Alice和Bob间的量子信道是无噪无损的，所述第一秘密信息中的MsgAi有4比特信息，MsgAi∈{0000,0001，0010,…,1111}；所述第二秘密信息中的MsgBi有3比特信息，MsgBi∈{000,001，010,…,111}。
3.根据权利要求1所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤2中Alice制备n个Cluster态以及n个GHZ态作为量子信道，并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列SA、SB、SC、SD、SE、SF和SG，具体为：
所述Alice制备n个Cluster态
Figure FDA0003799631310000042
以及n个GHZ态
Figure FDA0003799631310000043
作为量子信道，此时Alice的信道组合形式为：
Figure FDA0003799631310000041
并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列:SA＝{A1,A2,,...An}，SB＝{B1,B2,...,Bn}，SC＝{C1,C2,...,Cn}，SD＝{D1,D2,...,Dn}，SE＝{E1,E2,...,En}，SF＝{F1,F2,...,Fn}，SG＝{G1,G2,...,Gn}。
4.根据权利要求1所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤3中Alice根据密钥K中的排列顺序从SD中选出L个粒子并将序列Sk1插入到SD中的L个粒子处形成S'D，从SF中选出L个粒子并将序列SK2插入到SF中的L个粒子处形成S'F，从SG中选出L个粒子并将序列SK3插入到SG中的L个粒子处形成S'G，具体插入过程为：
Alice从序列SD中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，其中r取1、2、3、…、m，则Alice将SK1中第r个粒子插入到SD中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK1中第r个粒子插入SD中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成S'D；
Alice从序列SF中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，则Alice将SK2中第r个粒子插入到SF中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK2中第r个粒子插入SF中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成S'F；
Alice从序列SG中随机的选出L个粒子，如果密钥K中第r比特为0，则Alice将SK3中第r个粒子插入到SG中被选中的第r个粒子的前面；如果密钥K中第r比特不为0，则Alice将SK3中第r个粒子插入SG中被选中的第r个粒子的后面，L个粒子插入完成形成S'G。
5.根据权利要求1所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤4中Alice根据Bob对诱骗光子的测量结果判断是否继续通信，具体为：
Alice根据Bob的测量结果计算错误率，如果错误率低于预设阈值，判定此时的量子信道是安全的，继续通信，执行步骤5；如果错误率不低于预设阈值，判定此时存在窃听，停止通信。
6.根据权利要求1所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤5中粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure FDA0003799631310000051
的转换关系，具体为：
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000052
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000053
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000054
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000055
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000056
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000057
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000061
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000062
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000063
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000064
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000065
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000066
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000067
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA0003799631310000068
当粒子Ei、Fi上执行的酉操作为
Figure FDA0003799631310000069
时，原始信道中的GHZ态变为
Figure FDA00037996313100000610
7.根据权利要求6所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤5中粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系，具体为：
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000611
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000612
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000613
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000071
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000072
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000073
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000074
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000075
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000076
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000077
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000078
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000079
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000710
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000711
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000712
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000713
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000714
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000715
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000081
时，原始信道中的Cluster态变为；
Figure FDA0003799631310000082
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000083
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000084
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000085
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000086
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000087
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA0003799631310000088
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA0003799631310000089
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000810
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000811
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000812
当粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作为
Figure FDA00037996313100000813
时，原始信道中的Cluster态变为
Figure FDA00037996313100000814
8.根据权利要求7所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤6中得到变换态
Figure FDA0003799631310000091
与
Figure FDA0003799631310000092
的纠缠交换关系，具体为：
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000093
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000094
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000095
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000096
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000097
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000098
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000099
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100000910
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100000911
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100000912
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000101
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000102
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000103
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000104
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000105
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000106
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000107
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000108
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000109
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001010
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001011
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000111
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000112
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000113
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000114
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R4；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000115
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R3；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000116
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R2；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000117
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R1；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000118
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R8；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000119
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R7；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001110
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R6；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001111
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R5；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000121
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000122
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000123
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000124
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000125
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000126
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000127
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000128
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000129
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001210
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001211
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000131
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000132
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000133
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000134
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000135
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000136
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000137
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000138
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000139
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001310
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001311
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000141
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000142
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000143
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R12；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000144
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R11；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000145
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R10；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000146
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R9；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000147
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R16；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000148
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R15；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000149
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R14；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001410
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R13；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001411
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000151
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000152
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000153
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000154
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000155
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000156
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000157
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000158
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000159
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001510
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001511
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000161
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000162
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000163
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000164
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000165
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000166
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000167
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000168
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000169
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001610
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001611
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000171
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000172
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R20；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000173
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R19；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000174
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R18；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000175
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R17；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000176
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R24；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000177
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R23；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000178
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R22；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000179
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R21；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001710
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001711
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000181
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000182
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000183
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000184
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000185
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000186
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000187
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000188
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000189
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001810
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001811
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000191
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000192
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000193
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000194
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000195
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000196
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000197
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000198
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000199
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001910
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA00037996313100001911
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000201
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ1>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R28；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000202
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ2>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R27；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000203
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ3>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R26；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000204
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ4>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R25；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000205
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ5>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R32；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000206
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ6>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R31；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000207
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ7>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R30；
当粒子AiBiCiEi用Cluster态基
Figure FDA0003799631310000208
执行四粒子投影测量、粒子DiFiGi用GHZ态基|ψ8>执行三粒子投影测量时，测量结果集合为R29。
9.根据权利要求8所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述集合Rj为投影测量结果，其中j＝1,…,32，具体为：
R1：
Figure FDA0003799631310000209
Figure FDA00037996313100002010
R2：
Figure FDA0003799631310000211
Figure FDA0003799631310000212
R3：
Figure FDA0003799631310000213
Figure FDA0003799631310000214
R4：
Figure FDA0003799631310000215
Figure FDA0003799631310000216
R5：
Figure FDA0003799631310000217
Figure FDA0003799631310000218
R6：
Figure FDA0003799631310000219
Figure FDA00037996313100002110
R7：
Figure FDA00037996313100002111
Figure FDA00037996313100002112
R8：
Figure FDA00037996313100002113
Figure FDA0003799631310000221
R9：
Figure FDA0003799631310000222
Figure FDA0003799631310000223
R10：
Figure FDA0003799631310000224
Figure FDA0003799631310000225
R11：
Figure FDA0003799631310000226
Figure FDA0003799631310000227
R12：
Figure FDA0003799631310000228
Figure FDA0003799631310000229
R13：
Figure FDA00037996313100002210
Figure FDA00037996313100002211
R14：
Figure FDA00037996313100002212
Figure FDA0003799631310000231
R15：
Figure FDA0003799631310000232
Figure FDA0003799631310000233
R16：
Figure FDA0003799631310000234
Figure FDA0003799631310000235
R17：
Figure FDA0003799631310000236
Figure FDA0003799631310000237
R18：
Figure FDA0003799631310000238
Figure FDA0003799631310000239
R19：
Figure FDA00037996313100002310
Figure FDA00037996313100002311
R20：
Figure FDA00037996313100002312
Figure FDA0003799631310000241
R21：
Figure FDA0003799631310000242
Figure FDA0003799631310000243
R22：
Figure FDA0003799631310000244
Figure FDA0003799631310000245
R23：
Figure FDA0003799631310000246
Figure FDA0003799631310000247
R24：
Figure FDA0003799631310000248
Figure FDA0003799631310000249
R25：
Figure FDA00037996313100002410
Figure FDA00037996313100002411
R26：
Figure FDA00037996313100002412
Figure FDA00037996313100002413
R27：
Figure FDA0003799631310000251
Figure FDA0003799631310000252
R28：
Figure FDA0003799631310000253
Figure FDA0003799631310000254
R29：
Figure FDA0003799631310000255
Figure FDA0003799631310000256
R30：
Figure FDA0003799631310000257
Figure FDA0003799631310000258
R31：
Figure FDA0003799631310000259
Figure FDA00037996313100002510
R32：
Figure FDA00037996313100002511
Figure FDA00037996313100002512
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于：所述步骤6中根据Cluster基测量和GHZ基测量的测量结果以及变换态
Figure FDA0003799631310000261
与
Figure FDA0003799631310000262
的纠缠交换关系，粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure FDA0003799631310000263
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系反推出Alice和Bob分别执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi和Alice的4bit信息MsgBi，具体为：
Alice对粒子Ai、Bi、Ci、Ei做Cluster基测量，Bob对粒子Di、Fi、Gi做GHZ基测量后，Alice和Bob通过经典信道公布自己的测量结果；
Alice根据变换态
Figure FDA0003799631310000264
与
Figure FDA0003799631310000265
的纠缠交换关系，通过Bob与自己的测量结果确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure FDA0003799631310000266
与
Figure FDA0003799631310000267
接着，依据粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure FDA0003799631310000268
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系以及自己执行的酉操作，从第i组变换态
Figure FDA0003799631310000269
态和
Figure FDA00037996313100002610
中推断出Bob执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息MsgBi；
Bob根据变换态
Figure FDA00037996313100002611
与
Figure FDA00037996313100002612
的纠缠交换关系，通过Alice与自己的测量结果确定对应的测量结果组合并推断出编码后的变换态
Figure FDA00037996313100002613
与
Figure FDA00037996313100002614
接着，依据粒子Ei、Fi上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态
Figure FDA0003799631310000271
的转换关系，粒子Bi、Ci、Di上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系以及自己执行的酉操作，从第i组变换态
Figure FDA0003799631310000272
态和
Figure FDA0003799631310000273
中推断出Alice执行的酉操作，从而得到Alice的4bit信息MsgBi。
CN202110475062.8A 2021-04-29 2021-04-29 基于多种信道组合的量子对话方法 Active CN113193921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110475062.8A CN113193921B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 基于多种信道组合的量子对话方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110475062.8A CN113193921B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 基于多种信道组合的量子对话方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113193921A CN113193921A (zh) 2021-07-30
CN113193921B true CN113193921B (zh) 2023-01-17

Family

ID=76980773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110475062.8A Active CN113193921B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 基于多种信道组合的量子对话方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113193921B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103338187B (zh) * 2013-06-03 2016-03-23 浙江工商大学 基于任意两个ghz态纠缠交换结果集合编码的无信息泄露双向量子安全直接通信方法
CN106027232B (zh) * 2016-04-12 2019-01-01 苏州大学 一种基于x态与纠缠交换的量子对话方法
CN107124275B (zh) * 2017-06-13 2021-01-26 苏州大学 一种基于ghz态的动态串行密钥分发方法
CN108900254B (zh) * 2018-07-20 2021-01-26 苏州大学 一种基于四比特Cluster态的远距离隐形传态方法
CN110505060B (zh) * 2019-09-02 2021-07-02 苏州大学 非最大纠缠两能级bell态的量子对话方法
CN111211899B (zh) * 2020-01-13 2022-09-13 苏州大学 基于Brown态的受控量子对话方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113193921A (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Semiquantum secret sharing using entangled states
CN107682154B (zh) 一种可扩展多用户集量子密钥共享方法
CN110505060B (zh) 非最大纠缠两能级bell态的量子对话方法
CN106789021B (zh) 基于五粒子Brown态的量子分组多用户秘密比较方法
CN105684316A (zh) 一种Polar码编码方法、装置
CN109379144B (zh) 一种基于量子失谐的量子网络编码方法
WO2018211676A1 (en) Multiparty computation method, apparatus and program
CN112580072A (zh) 一种数据集合求交方法及装置
Kuo et al. Efficient multiparty quantum secret sharing based on a novel structure and single qubits
WO2014069984A1 (en) Multi-user steganography based on greenberger-horne-zeilinger states
Chakraborti et al. On the composition of single-keyed tweakable even-mansour for achieving BBB security
JP2018196056A (ja) 通信装置および通信方法
CN113193921B (zh) 基于多种信道组合的量子对话方法
CN109923829B (zh) 对秘密值达成一致
CN109347634A (zh) 一种量子通信接口的通信方法及通信系统
US20080069348A1 (en) Techniques for key derivation for secure communication in wireless mesh networks
Hirche Polar codes in quantum information theory
CN116776375A (zh) 基于云辅助环境下的非平衡隐私集合求交基数方法
CN111211899B (zh) 基于Brown态的受控量子对话方法
US20220069987A1 (en) Network Coding-Based Post-Quantum Cryptography
CN110932848B (zh) 基于参数已知的非最大纠缠Bell态的多方量子密钥协商方法
CN109409106B (zh) 一种新型无穷字母表的香农完美保密方法
CN113890627B (zh) 基于混合型拓扑结构的量子协作多播方法
Mitchell A storage complexity based analogue of Maurer key establishment using public channels
Xu et al. Quantum Mutual Implicit Authentication Key Agreement Protocol without Entanglement with Key Recycling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant