[发明专利]两个基于Bell态的半量子安全直接通信方法

权利要求书

1.一种两个基于Bell态的半量子安全直接通信方法，其特征在于，所述两个基于Bell态的半量子安全直接通信方法包括：

执行协议过程中，半量子秘密信息接收者对量子信息发送方发送的两列序列，先后用经典测量基{|0,|1}测量，再通过比对初始Bell态可能塌缩的两种情况，获得n位秘密信息或2n位秘密信息；

两个基于Bell态的量子安全直接通信协议中的协议一包括：

第一步：量子信息发送方从{|φ^±,|ψ^±}中随机选取制备N＝4n(1+δ)Bell态有序序列，然后将每个Bell态拆分成一粒子H序列和二粒子T序列；为抵制两种特洛伊木马攻击，在T序列到达半量子秘密信息接收者之前，半量子秘密信息接收者装有一个波长滤波器和光子数分离器PNS；量子信息发送方将保留H序列并将T序列发送给半量子秘密信息接收者；

第二步：在收到T序列之后，半量子秘密信息接收者对该序列中的粒子随机选取MEASURE或者REFLECT操作；当选择的是MEASURE操作时，半量子秘密信息接收者使用经典测量基{|0,|1}测量粒子并保留测量结果，最后组成MR_B序列；当选择的是REFLECT操作时，半量子秘密信息接收者将该粒子直接反射给量子信息发送方，而不做任何处理；当N值足够大时，返回给量子信息发送方的粒子数将趋于2n；

第三步：量子信息发送方暂存返回的量子比特，并通过经典信道向半量子秘密信息接收者回复确认；随后，半量子秘密信息接收者公布返回粒子在T序列中的相应位置；对于每一位粒子，量子信息发送方将手中和H序列中相应位置的粒子做联合Bell测量；例如，当初始Bell态为时，若测量结果不与初始Bell态相同，量子信息发送方则认为返回的粒子被篡改；当完成所有返回粒子的联合Bell测量之后，发送方计算出错率；当出错率低于预定的阈值，发送方则认为量子信道中不存在窃听者，并丢弃这2n位Bell进入第四步；否则，发送方将认为信道中存在窃听者，终止协议；

第四步：量子信息发送方用经典测量基{|0,|1}测量手中剩下H序列，获得测量结果MR_A；然后，发送方随机选取n位作为编码序列MR_e和n位检测序列MR_c；加密规则如下：当需要传送经典比特信息为0时，发送方重新制备相同粒子即可，不做任何改变；当需要传送的经典信息为1时，发送方重新制备相反量子比特；最后发送方将新的编码序列MR_e'和检测序列MR_c进行重排生成MR_A'，记录它的正确顺序，并将序列发送给信息接收者；

第五步：半量子秘密信息接收者收到MR_A'后，通过经典信道向量子信息发送方回复确认，并使用经典测量基{|0,|1}来测量该序列；收到半量子秘密信息接收者确定信息的量子信息发送方公布MR_e'和MR_c的初始顺序以及对应位的初始Bell态。

2.如权利要求1所述的两个基于Bell态的半量子安全直接通信方法，其特征在于，量子信息发送方具有全量子处理能力并负责制备Bell态序列以及进行Bell基测量；

半量子秘密信息接收者进行如下操作：

测量MEASURE操作：使用经典测量基{|0,|1}测量粒子，并保留测量结果；

反射REFLECT操作：对收到的粒子，不做任何处理直接发回给发送者。

3.如权利要求1所述的两个基于Bell态的半量子安全直接通信方法，其特征在于，第五步进一步分为：

(1)窃听检测：半量子秘密信息接收者通过比较量子信息发送方发布的初始Bell态的状态和MR_c、MR_B的测量结果，计算错误率，当初始Bell态为|φ^±(|ψ^±)且测量结果不是00或11、01或10时，半量子秘密信息接收者将认为信道中存在窃听者；当完成n位检测粒子的信息比对，半量子秘密信息接收者将得到错误率值从而判断量子信道中是否存在窃听者；

(2)获取秘密信息：当半量子秘密信息接收者认为信道中不存在窃听者时，再一次比对量子信息发送方发布的初始Bell态与MR_e'、MR_B的测量结果，获取秘密信息。