[发明专利]基于腔QED的无信息泄露量子对话协议

说明书

技术领域

本发明涉及量子安全通信领域。本发明设计一种基于腔QED的无信息泄露量子对话协议，利用腔QED中两个Bell态纠缠交换和演化后的测量相关性来克服信息泄露问题。

背景技术

量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication，QSDC)致力于在量子信道上无需事先建立密钥就能实现经典信息的直接保密传输。直到现在，许多性能优良的QSDC协议[1-10]已经被提出来。然而，这些QSDC协议都仅仅是信息单向传输通信协议。幸运地是，Zhang等[11-13]和Nguyen[14]提出量子对话的概念，使得合法通信双方能够同时交换他们的秘密信息。在2005年，Man等[15]指出Nguyen的协议[14]不能够抵抗截获-重发攻击，并为这个问题提出一个解决方法。在2006年，Jin等[16]提出一个利用单个GHZ态的三方同时QSDC协议。在2006年，Man和Xia[17]提出一个利用单个GHZ态的受控双向QSDC协议。在2006年，Man等[18]提出一个基于GHZ态纠缠交换的量子对话协议。在2007年，Man和Xia[19]指出Jin的协议[16]存在信息确定性泄露问题，并提出一个改进版本。在2007年，Chen等[20]提出一个基于Bell态纠缠交换的双向QSDC协议。在2007年，Yang和Wen[21]提出一个利用单个光子的近似安全量子对话协议。在2008年，Gao等[22]从信息论和密码学的角度指出Jin的协议[16]和Man的改进版本[19]存在信息泄露问题。而且，在2008年，Gao等[23]指出Nguyen的协议[14]、Man的协议[15]和Man的协议[18]都存在信息泄露问题。不幸的是，Gao等[22-23]从未提出如何解决信息泄露问题。在2009年，Shan等[24]提出一个基于腔QED中两个Bell态纠缠交换的量子对话协议。在2013年，Ye和Jiang[25]提出两种方法来改进Man的协议[17]中的信息确定性泄露问题。事实上，Zhang的协议[11-13]、Man的协议[17]、Chen的协议[20]、Yang的协议[21]、Shan的协议[24]和Ye的协议[25]都存在信息泄露问题。根据以上分析，可以得到如下结论：信息泄露发生在绝大多数已有的量子对话协议以至于它已经成为量子对话的一个巨大安全威胁。怎样解决信息泄露问题将无疑是近期的一个研究热点。目前，利用辅助量子态是克服量子对话信息泄露问题的主要方法。在2009年，Shi等[26]提出一个基于单个Bell态的量子对话协议，利用辅助Bell态来克服信息泄露问题。在2010年，Shi等[27]提出一个基于单个光子的量子对话协议，利用辅助单光子来克服信息泄露问题。在2010年，Shi[28]提出一个基于辅助粒子和Bell态相关提取性的无信息泄露双向QSDC协议。

基于以上分析，本发明提出一个基于腔QED的无信息泄露量子对话协议。与利用辅助量子态克服信息泄露问题这一思路不同的是，本发明的协议利用腔QED中两个Bell态纠缠交换和演化后的测量相关性来克服信息泄露问题。另外，本发明的协议能够通过安全检测探测到外部窃听者的主动攻击。因此，本发明协议的安全性能够得到保证。

参考文献

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