[发明专利]一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法

权利要求书

1.一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法，利用多粒子GHZ态张量积作为量子通道，其特征在于，包括以下步骤：

S1)准备量子信道：

提供中心服务器和N+2个通信参与方，其中N为正整数；

中心服务器制备2N+4个光子对， 其中粒子构成N+2个粒子GHZ态，粒子同样构成N+2个粒子GHZ态，中心服务器将所有粒子分成N+2组有序的粒子序列S_A、S_B、S_C1、S_C2、…、S_CN，分别为

，，

，，…，；

S2）粒子分发与窃听检测：

在N+2个通信参与方中确定两个对话方，分别为Alice和Bob，其余为控制方Charlie_t，t=1,2,…,N；

中心服务器对所持有的粒子进行分配，并行将序列S_A分配给Alice，序列S_B分配给Bob，S_Ct (t=1,2,..,N)分配给Charlie_t(t=1,2,..,N)，在分发粒子时执行以下步骤：

对于Alice，

(A1) 中心服务器在序列S_A中随机加入若干诱骗粒子，形成序列S_A’传送给Alice，并告诉Alice诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态中的一种；

(A2) Alice在接收端随机地选择Z基或X基测量；

(A3) Alice通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；

(A4) 中心服务器计算步骤(A3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表示存在窃听者，中心服务器放弃这次通信，重新执行步骤(A1)；

对于Bob，

(B1) 中心服务器在序列S_B中随机加入若干诱骗粒子，形成序列S_B’传送给Bob，并告诉Bob诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态中的一种；

(B2) Bob在接收端随机地选择Z基或X基测量；

(B3) Bob通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；

(B4) 中心服务器计算步骤(B3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表示存在窃听者，中心服务器放弃这次通信，重新执行步骤(B1)；

对于Charliet(t=1,2,..,N)，

(C1) 中心服务器在序列S_Ct中随机加入诱骗粒子，形成序列S_Ct’传送给Charlie_t(t=1,2,..,N)，并告诉Charlie_t(t=1,2,..,N)诱骗粒子的位置，其中诱骗粒子为随机的四种量子态中的一种；

(C2) Charlie_t(t=1,2,..,N)在接收端随机地选择Z基或X基测量；

(C3) Charlie_t(t=1,2,..,N)通过普通的公共信道告诉中心服务器每次测量的测量结果；

(C4) 中心服务器计算步骤(C3)中得到的测量结果的误码率，如果误码率超过预先设定的阈值，则表示存在窃听者，中心服务器放弃这次通信，重新执行步骤(C1)；

S3) 对话方编码

Alice拥有粒子A₁, A₂，Bob拥有粒子B₁, B₂，他们在对话之前约定好各自的编码信息，Alice，Bob分别对粒子A₁，B₂施行幺正操作U_i(i=1,2,3,4)来编码各自的两比特秘密信息，相应地A₁，B₂分别转变为U_iA₁，U_iB₂；

S4)控制方操作及测量来实现控制对话过程

各个控制方Charlie_t（t=1,2…N）各自对所拥有的两个粒子C_t, C_t’（t=1,2…N）进行H操作，实现量子态转换如下，

然后，Charlie_t (t=1,2…N)对粒子C_t, C_t’以为基底进行单比特测量，Alice和Bob向Charlie_t (t=1,2…N)做出对话请求，如果Charlie_t (t=1,2…N)同意Alice与Bob之间的对话，则并行独立地将测量结果通过经典信息发送给Alice与Bob，如果不同意，则拒绝发送；

S5)对话方解码

Alice，Bob分别对粒子对(A₁A₂)，(B₁B₂)进行Bell基测量，并向对方公布测量结果，Alice和Bob根据对方和自己的测量结果，并结合自己所做的幺正操作U_i(i=1,2,3,4)及粒子的测量结果推断出对方的秘密信息。