[发明专利]一种抗干扰量子保密直接通信的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术领域，特别涉及一种抗干扰量子保密直接通信的方法及系统。

背景技术

近20多年来，量子信息技术以其独特的表现性能得到了广泛关注和快速发展，特别是能够服务于保密通信网络的物理保密的量子密钥分发(QKD)已日趋完善和成熟，并且可以预见在最近几年内QKD将应用于实际的保密通信系统中，但是QKD只是一个非确定性的随机比特协商技术，很难实现特定密钥的点到多点的QKD。由于多种原因，基于量子测不准原理利用量子信道进行既定秘密信息的直接通信技术发展缓慢。

2001年，Almut Beige等人首次提出了确定性的保密通信(deterministic secure communication)概念。2002年，Kim和Timo Felbinger提出了基于量子纠缠系统的确定性的保密直接通信(Deterministic secure direct communication，即Ping-Pong协议)，它是一个准安全的量子保密直接通信。2003年，Deng FuGuo等提出了基于量子纠缠态存储的Two-Step量子保密直接通信(quantum secure direct communication，QSDC)，并且声称Two-Step QSDC方案是真正安全的量子保密直接通信方案，但是根据他提出的准则，Two-Step QSDC方案实际上也不是真正意义上的量子直接通信，因为它基于量子存储首先进行纠缠粒子的保密分发，再进行信息分发；这相当于通信双方首先进行了共享密钥或者辅助信息的分发。总之，上述方案不能实现安全的量子保密直接通信，不能抗量子信道噪音和窃听干扰。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种抗干扰量子保密直接通信的方法，能够有效解决量子测不准条件下的量子保密直接通信问题，实现点到多点的量子信息分发；

本发明的另一目的在于，提供一种抗干扰量子保密直接通信的系统，能够有效解决量子测不准条件下的量子保密直接通信问题，实现点到多点的量子信息分发。

本发明的抗干扰量子保密直接通信的方法，其中，包括下列步骤：

发送端进行非正交态组合编码，将一个比特随机扩展为两个比特，然后随机选择两个不同的基组合，并把这两个比特转换为所述基组合中相应的量子态后通过量子信道发送；

接收端随机选择两个相同的基组合进行量子态测量，实现一个比特的确定测量；

其中，所述非正交态组合编码，是指对两个非正交态进行编码；

所述量子态测量，是指对非正交态进行测量。

本发明的抗干扰量子保密直接通信的方法，其中，包括下列步骤：

发送端进行非正交态组合编码，将一个比特随机扩展为两个比特，然后随机选择两个相同的基组合，并把这两个比特转换为所述基组合中相应的量子态后通过量子信道发送；

接收端随机选择两个不同的基组合进行量子态测量，实现一个比特的确定测量；

其中，所述非正交态组合编码，是指对两个非正交态进行编码；

所述量子态测量，是指对非正交态进行测量。

其中，在发送端进行非正交态组合编码之前，进一步包括下列步骤：

发送端在密文C中插入检测码D；接收端在进行量子态测量后，首先公开检测码，评估检测码的误码率，如果该误码率超过理论值，则认为通信被窃听，协议终止；否则，发送端公开随机数R_x；接收端把随机数R′与随机数R_x异或后得到信息码M。

其中，在发送端在密文C中插入检测码D之前，进一步包括下列步骤：

发送端对信息码M进行加密，将随机数R_x与信息码M进行异或运算，得到其中，是模2加运算，将密文C通过QDC编码再由量子信道发给接收端；接收端再进行QDC解码，得到消息。

其中，在发送端对信息码M进行加密之前，进一步包括下列步骤：发送端对消息I进行纠错编码；接收端在进行QDC解码后，再进行纠错解码得到消息I。

本发明的抗干扰量子保密直接通信的系统，其中，包括发送端和接收端，其中，发送端，用于进行非正交态组合编码，将一个比特随机扩展为两个比特，并随机选择两个不同的基组合，将所述两个比特转换为所述基组合中相应的量子态后通过量子信道发送；接收端，用于随机选择两个相同的基组合进行量子态测量，实现一个比特的确定测量；

其中，所述非正交态组合编码，是指对两个非正交态进行编码；

所述量子态测量，是指对非正交态进行测量。