[发明专利]一种对称并行控制双向量子安全直接通信方法

说明书

本发明公开了一种对称并行控制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，中心服务器负责分发构建量子信道的粒子，且利用窃听检测来保证粒子的安全发送，对话双方及控制方使用两个多粒子GHZ态张量积作为量子通道，只有在所有控制方的同意下，合法通信的对话双方才能够安全交换彼此的秘密信息。本发明采用并行控制的对话方法，所有持有GHZ态粒子中的一方都可能作为对话参与方或者控制方，因此参与各方地位完全对称等价，而一旦对话方确定下来，其它参与方作为控制方即可并行独立地完成控制操作和控制信息传送，控制并行操作可以保证时间最少。

技术领域

本发明涉及量子安全通信领域，具体涉及一种对称并行控制的量子安全直接通信方法。

背景技术

量子安全直接通信(quantum secure direct communication,QSDC)允许发送者以确定并安全的方式直接发送秘密消息给接收者，而不需要事先(或同步)建立一个密钥进行加密。最初的QSDC协议完成的都是单向通信,以至于两个用户不能同时交换秘密信息。2004年Zhang等和Nguyen提出量子对话即BQSDC这一概念来克服这一问题，在这种协议里合法通信双方可同时交换他们的秘密信息，参见Zhang Z J,Man Z X,Secure directbidirectional communication protocol using the Einstein-Podolsky-Rosen pairblock.arXiv:quant-ph/0403215v1(2004)；Zhang Z J,Man Z X,Secure BidirectionalCommunication Protocol without Quantum Channel.arXiv:quant-ph/0403217v4(2004)；Zhang Z J,Man Z X,LiY,Secure direct bidirectional communicationprotocol using the Einstein-Podolsky-Rosen pair block.arXiv:quant-ph/040618v1(2004)。为实现量子安全直接通信，大量研究人员对此进行了深入的研究，但研究主要集中在基于两个Bell态纠缠交换的无信息泄露量子对话上。

中国发明专利CN103297226A公开了一种无信息泄露的受控双向量子安全直接通信方法，利用3个Bell态纠缠交换后的测量相关性来克服信息泄露问题，通信双方Alice和Bob在控制者Charlie的控制下实现秘密信息交换。

这些方法都只能在确定的通信双方之间进行量子安全直接通信，当存在多个通信方之间的通信时，需要分别构建量子信道，导致通信控制的复杂性以及消耗时间的增加。

因此，对于多个通信参与方，如果能够通过构建并行控制量子信道的方式，实现其中任意两个参与方之间的量子安全直接通信，对于秘密信息通信技术的发展将起到积极作用。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种对称并行控制量子安全直接通信方法，使得所有的通信参与方都可以成为潜在的对话方或者控制方，在通信地位角色未确定之前，控制方可以并行完成控制操作，以减少信道准备的消耗时间。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种对称并行控制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，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A₁A₂，B₁B₂，C₁C′₁C₂C′₂…C_NC′_N，这些光子对组成的量子态如下：