CN113824510A - 一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法,该方法基于块传输的两步QSDC协议,本发明中,将带有中间基θi的EPR光子对在每个区块信息中都被视为诱骗态,增加了诱骗粒子以及中间基编码部分,这不仅可以降低Eve猜测正确的概率,还可以应对Eve使用中间基进行截取‑重发攻击。同时,部分诱骗态也可用来编码信息,从而提高了信息的传输速率。
Description
技术领域
本发明属于量子保密通信技术领域,具体涉及一种基于中间基诱骗态的量子安全按直接通信方法。
背景技术
量子安全直接通信是量子安全通信的一种重要形式,它基于量子力学的基本原理,可以实现无条件安全保密通信。研究者们先后提出基于EPR纠缠光子对的两步量子安全直接通信(QSDC)以及基于单光子序列的量子一次一密直接通信方案(DL04),这两个协议成为了QSDC的主流协议。此外与测量设备无关的QSDC以及自由空间的QSDC也在研究中。
“Deng,F.G.,Long,G.L.and Liu,X.S.(2003)Two-Step Quantum DirectCommunication Protocol Using the -Podolsky-Rosen Pair Block.PhysicalReview A,68,113-114.”阐明了量子安全直接通信的定义,可以在量子信道上安全地直接对秘密信息进行编码。在该方案中,首先制备初始态都相同的EPR光子对,纠缠粒子块被分为两个序列:检测序列和信息序列。发送方将检测序列发送给接收方,接收方判断传输过程是否安全。如果不存在窃听,发送方对信息序列用酉操作编码,并将编码后的粒子序列发送给接收方,接收方解码序列得到所需信息,结束通信。所述酉操作如下:
U00=I=|0><0|+|1><1|
U01=σz=|0><0|-|1><1|
U10=σx=|1><0|+|0><1|
U11=σxσz=|0><1|-|1><0|
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型两步QSDC方案,该方案不仅保留了原来两步QSDC方案的优点,同时在协议中采用了诱骗态思想。诱骗粒子的加入不仅可以降低窃听者猜测正确的概率,同时部分诱骗态也可用来编码信息,从而提高了信息的传输速率。
为了实现上述任务,本发明采用以下技术方案:
一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法,该方法包括如下步骤:
步骤1:将待发送的信息分成数据块;
步骤2:信息发送方形成两种纠缠对;
步骤3:信息发送方随机排列两对纠缠粒子形成一个新的序列,选择每一个纠缠对中的第一个粒子,构成序列Pn(B)发送给信息接收方,其余部分构成序列Pn(A);
步骤4:信息接收方从序列Pn(B)中随机抽取光子,然后随机选择测量基测量所抽取的光子,并通过经典信道向信息发送方公布采样光子位置、基矢信息以及测量结果,信息发送方选择对应相同的基进行测量比对,用于确定信道中是否存在窃听者,同时信息发送方验证接收方的合法身份;
步骤5:信息发送方随机选择测量基以及Pn(A)中的测量位置进行测量,通过经典信道公布位置、测量基以及测量结果,信息接收方选择相同的基来检验Pn(B)中相同位置的粒子,以验证信息发送方的合法身份;
步骤6:信息发送方用酉操作进行编码,随机抽取纠缠对进行随机数编码,其余纠缠对进行秘密信息编码,并把包含随机数和秘密信息的编码序列发送给信息接收方;
步骤7:信息发送方将生成随机数对应的纠缠对和进行酉操作的类型通过经典信道告知信息接收方,信息接收方对Pn(A)、Pn(B)进行联合测量,通过比较随机数判断二次传输是否被中断,如果未被中断,信息接收方进行解码读取秘密信息。
进一步地,步骤4中信息接收方从序列Pn(B)中随机抽取光子,然后随机选择测量基测量所抽取的光子,所述的测量基为X基、Z基、中间基θi。
优选地,信息发送方对|ψ->的酉操作U00、U01、U10、U11依次对应编码信息000、001、010、011;对的酉操作U00、U01、U10、U11依次对应编码信息100、101、110、111。
本发明与现有技术相比具有以下技术优势:
附图说明
图1为本发明测量基范围;
图2为本发明方案流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。以便本领域的技术人员更好的理解本发明。
实施例1
在本实施例中公开了一种基于中间基的诱骗量子安全直接通信方法,用于将信源处制备的带有中间基的纠缠对,通过酉操作编码发送给接收方,方法包括如下步骤:
步骤1:将待发送的信息进行分块,获得M个信息块blocki,且i∈[1,M];
步骤3:信息发送方随机排列两对纠缠粒子形成一个新的序列,选择每一个纠缠对中的第一个粒子发送给信息接收方,将其表示为{Pn(B),n=1,2,...,N},其余部分表示为序列{Pn(A),n=1,2,...,N},N是序列长度。
步骤4:接收方从序列Pn(B)中随机抽取光子,然后随机选择测量基,可以为X基、Z基或中间基θi,进行测量所抽取的光子,并通过经典信道向发送方公布采样光子位置、基矢信息以及测量结果,信息发送方选择对应相同的基进行测量比对,用于确定信道中是否存在窃听者,同时发送方也可验证接收方的合法身份。
换言之,步骤4中通过信道传输后两个粒子之间是否还存在纠缠关系来评估信道的安全性。如果窃听者存在,纠缠关系就会被破坏,发送方和接收方的测量结果不再符合EPR关系,会产生很大的量子比特误码率(QBER)。
步骤5:信息发送方随机选择测量基以及Pn(A)中的测量位置进行测量,通过经典信道公布位置、测量基以及测量结果,信息接收方选择相同的基来检验Pn(B)中相同位置的粒子,以验证信息发送方的合法身份。
其中,θi为|θi>=cos(θi/2)|0>+sin(θi/2)|1>,
随机抽取纠缠对进行随机数编码,其余纠缠对进行秘密信息编码,并把包含随机数和秘密信息的编码序列发送给信息接收方。
步骤7:信息发送方将生成随机数对应的纠缠对和进行酉操作的类型通过经典信道告知信息接收方,信息接收方对Pn(A)、Pn(B)进行联合测量,通过比较随机数判断二次传输是否被中断,如果未被中断,接收方就可继续解码读取机密信息。
具体的,步骤4中X测量基也称对角基矢包含|D>=|+>、|A>=|->;Z测量基也称水平基矢包含|H>=|0>、|V>=|1>。
具体的,步骤6中发送方对|ψ->的酉操作U00、U01、U10、U11依次对应编码信息000、001、010、011;对的酉操作U00、U01、U10、U11依次对应编码信息100、101、110、111。接收方根据获得的纠缠对对应解码信息。
Claims (5)
1.一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
步骤1:将待发送的信息分成数据块;
步骤2:信息发送方形成两种纠缠对;
步骤3:信息发送方随机排列两对纠缠粒子形成一个新的序列,选择每一个纠缠对中的第一个粒子,构成序列Pn(B)发送给信息接收方,其余部分构成序列Pn(A);
步骤4:信息接收方从序列Pn(B)中随机抽取光子,然后随机选择测量基测量所抽取的光子,并通过经典信道向信息发送方公布采样光子位置、基矢信息以及测量结果,信息发送方选择对应相同的基进行测量比对,用于确定信道中是否存在窃听者,同时信息发送方验证接收方的合法身份;
步骤5:信息发送方随机选择测量基以及Pn(A)中的测量位置进行测量,通过经典信道公布位置、测量基以及测量结果,信息接收方选择相同的基来检验Pn(B)中相同位置的粒子,以验证信息发送方的合法身份;
步骤6:信息发送方用酉操作进行编码,随机抽取纠缠对进行随机数编码,其余纠缠对进行秘密信息编码,并把包含随机数和秘密信息的编码序列发送给信息接收方;
步骤7:信息发送方将生成随机数对应的纠缠对和进行酉操作的类型通过经典信道告知信息接收方,信息接收方对Pn(A)、Pn(B)进行联合测量,通过比较随机数判断二次传输是否被中断,如果未被中断,信息接收方进行解码读取秘密信息。
3.如权利要求1所述的基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法,其特征在于:所述的步骤4中信息接收方从序列Pn(B)中随机抽取光子,然后随机选择测量基测量所抽取的光子,所述的测量基为X基、Z基、中间基θi。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023238972A1 (ko) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 엘지전자 주식회사 | 단광자 쌍 기반의 단방향 및 단일 단계 양자 직접 통신을 위한 방법 및 이를 위한 장치 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006074153A2 (en) * | 2005-01-03 | 2006-07-13 | Magiq Technologies, Inc. | Single-particle quantum-enhanced secret sharing |
CN103441819A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 北京航空航天大学 | 基于epr对和单光子的确定性安全量子通信方法及装置 |
CN105049198A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 清华大学 | 基于不对称的诱骗态量子密钥分发协议的通信方法 |
WO2021000329A1 (zh) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | 深圳职业技术学院 | 一种多方量子秘钥协商方法、计算机终端及存储装置 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006074153A2 (en) * | 2005-01-03 | 2006-07-13 | Magiq Technologies, Inc. | Single-particle quantum-enhanced secret sharing |
CN103441819A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 北京航空航天大学 | 基于epr对和单光子的确定性安全量子通信方法及装置 |
CN105049198A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 清华大学 | 基于不对称的诱骗态量子密钥分发协议的通信方法 |
WO2021000329A1 (zh) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | 深圳职业技术学院 | 一种多方量子秘钥协商方法、计算机终端及存储装置 |
Non-Patent Citations (8)
Title |
---|
DONG PAN: "Single-Photon-Memory Two-Step Quantum Secure Direct Communication Relying on Einstein-Podolsky-Rosen Pairs", 《IEEE ACCESS ( VOLUME: 8)》 * |
ZHENG CHAO: "Quantum secure direct dialogue using Einstein-Podolsky-Rosen pairs", 《SCIENCE CHINA-PHYSICS MECHANICS & ASTRONOMY》 * |
任海鹏: "量子安全直接通信协议综述及展望", 《通信技术》 * |
刘丹: "量子通信协议与安全策略研究", 《中国博士学位论文全文数据库 (信息科技辑)》 * |
易运晖等: "随机多元基量子安全直接通信", 《吉林大学学报(工学版)》 * |
权东晓等: "一种基于诱骗态的广域量子安全直接通信网络方案", 《光子学报》 * |
董颖娣: "连续变量量子密钥分发及认证技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库 (基础科学辑)》 * |
邓富国等: "量子安全直接通信", 《北京师范大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023238972A1 (ko) * | 2022-06-10 | 2023-12-14 | 엘지전자 주식회사 | 단광자 쌍 기반의 단방향 및 단일 단계 양자 직접 통신을 위한 방법 및 이를 위한 장치 |
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