[发明专利]一种基于五粒子Cluster态的量子安全通信窃听检测方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种量子安全通信窃听检测方法，将处于五粒子Cluster态的粒子作为检测粒子随机地插入到量子安全通信的粒子流中，以提高窃听检测的效率。 

背景技术

经过实践与理论证明，量子安全通信领域始终存在的安全问题如窃听、拒绝服务攻击、中间人攻击等攻击行为，这些攻击行为会造成机密信息被窃听或不能准确地传给接收方，尤其是通过“纠缠”等方法对机密信息的窃听，会对通信过程造成很大破坏。在量子安全通信领域，已有通信协议的窃听检测效率并不是很高，如2003年邓富国等人在量子直接通信与量子超密编码基础上提出了一种基于EPR对的两步量子直接通信协议[1]，该检测效率只能达到50%，远远不能满足安全通信的要求。 

发明内容

为了提高量子安全通信中的窃听检测效率，本发明提出一种基于五粒子 Cluster态的窃听检测方法。该方法将处于五粒子Cluster态的检测粒子随机地插入到量子安全通信的粒子流中，接收方在收到所有的粒子后，提取出相应的检测粒子，进行相应的状态测量。本方法通过采用信息熵的方法，对窃听者窃听后被检测到的概率与窃听到的信息量之间的约束关系进行安全性分析，以证明本方法的优越性。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：接收者在已制备的传输粒子中随机插入处于最大纠缠的五粒子Cluster态（用|ψ〉表示），然后通过量子信道发送给发送者，在发送者确认收到这些传输粒子以后，接收者告诉发送者哪些位置的粒子能组成最大纠缠的五粒子Cluster态。发送者从传输粒子中提取出这些检测粒子，并对其进行五粒子Cluster态测量。在有窃听者存在的情况下，测量结果不全为|ψ〉，要中断通信。在没有窃听者存在的情况下，测量结果都应该是|ψ〉，通信继续。发送者将要发送的信息采用超密编码作用在她所拥有的粒子流中，并将一些制备好的五粒子Cluster态再次插入到该粒子流中，然后将该粒子流发送给接收者。接收者在收到加密的粒子流后首先提取出检测粒子进行五粒子Cluster态检测，若无窃听者存在则对剩余粒子对进行Bell测量，得到发送者传输的信息；否则，要放弃传输的秘密消息，并中断通信。 

五粒子Cluster态安全性检测策略的安全性证明，采用的是信息熵理论。首先假设窃听者Eve存在，并对复合系统进行攻击，攻击后复合系统记为