[发明专利]一种基于最大纠缠GHZ态的多方量子对话方法

说明书

本发明涉及一种基于最大纠缠GHZ态的多方量子对话方法，第一步：第三方TP与每一位参与量子对话的客户都提前共享一组秘钥，TP从制备好的多粒子GHZ态中选取M*个组成原始数据序列；第二步：TP将这N个传输数据序列分别发送给N位客户。客户收到序列后进行安全检测，同时检测TP是否忠诚；第三步：测量该实际数据序列并编码得到一组二进制数序列，再与自己的秘密信息作异或运算得到一组新的二进制数序列Ci；第四步：TP根据初始的最大纠缠GHZ态得到一组编码Ct；第五步：TP记录下请求对话的双方秘密信息不同的位置，并将该位置序列通过Kai发送给进行比较的客户双方，收到位置序列后，客户根据位置序列将自己秘密信息的相应位置取反。

技术领域

本发明属于量子保密通信技术领域，具体是一种基于最大纠缠GHZ态的多方量子对话方法。

背景技术

多光子纠缠态的制备和操控一直是量子信息领域的研究重点。世界上普遍利用晶体中的非线性过程来产生多光子纠缠态，其难度会随着光子数目的增加而指数增大。2000年，美国国家标准局在离子阱系统上实现了四离子的纠缠态。2005年底，美国国家标准局和奥地利因斯布鲁克小组分别宣布实现了六个和八个离子的纠缠态，并且一直保持着这个纪录。中科院量子信息重点实验室李传锋、黄运锋研究组在郭光灿院士的领导下，成功制备出八光子纠缠态——GHZ态，并进一步利用产生出的纠缠态完成了八端口量子通信复杂性实验。实验结果超越了以往界限，展示了量子通信抗干扰能力强、传播速度快的优越性。

量子通信及保密由会话双方通过量子和普通通信方式台成，产生安全通信所必须的共享密钥，随机比特流。这个过程的安全性是通过毫无争议、完善的量子物理基础原理和信息理论的相互作用来保证的。目前，量子秘钥分发作为量子信息技术中最有应用前景的技术之一，随着量子技术的发展，已经能够在光纤通道或数公里的空间通道中实现。它是利用量子力学原理，以实现通信双方之间无条件安全的密钥传输而不被未经许可的第三方窃听。目前，单光子QKD协议，纠缠光子对QKD协议，连续变量QKD协议等在理想的光源、信道、探测模型假设下已经被证明具有无条件安全性。然而，实际QKD系统所采用的非理想实际物理器件往往不完全符合理论安全性分析中的模型假设，这将导致比较严重的安全漏洞，从而降低实际QKD系统的安全性。为了提高安全性，我们可以在秘钥分发的协议上进行改进。

量子密钥系统主要包括两部分，硬件部分和软件的数据处理部分。在软件部分的量子秘钥分发协议中，效率提升技术及安全性分析一直是量子密码领域的研究热点，人们一直在寻找一种高效低误码率的量子密钥分发方式。传统的密钥协商协议在协议双方所拥有的秘钥不同时就要舍弃，重新进行秘钥的协商过程。本发明中可对参与协商的客户所持有的秘钥进行纠正，使得协议双方总是可以共享一组秘钥，而且可以让多方同时共享一组秘钥，从而提高了协议的效率，降低误码率，这个过程其实也就是量子对话的过程，参与协商的双方均可获得对方的私密信息。

与量子密钥分发(QKD)不同，量子安全直接通信(QSDC)不需要通信双方提前建立密钥，而是利用量子信道直接传输消息。根据信息的载体不同，可将量子安全直接通信协议分类，例如：基于单光子的和基于纠缠态粒子的协议。然而，QSDC只能实现单向通信。随着QSDC的发展，双向QSDC在2004年被提出，通信双方可以同时交换彼此的秘密消息，因此也称为量子对话。随后，研究者提出了大量量子对话协议，遗憾的是，这些量子对话协议没有能够实现多方量子对话。

参考文献：

[1]潘建伟，张强，马雄峰等.量子秘钥分发系统[J].光学精密机械，2013，第4期.

[2]黄红梅.利用一个两粒子纠缠态实现N粒子GHZ纠缠态的隐形传态[J].量子电子学报，2012，29(6).

[3]王合英，孙文博等.光量子纠缠态的制备和测量实验[J].物理实验，2009，第3期.

[4]王金东，秦晓娟，魏正军等.一种高效量子密钥分发系统主动相位补偿方法[J].物理学报，2010，59(1).