[发明专利]基于Bell纠缠态的半量子对话方法

说明书

本发明提出一种基于Bell纠缠态的半量子对话方法。信息泄露问题通过利用来自一个Bell纠缠态的两个粒子的纠缠相关性来克服。针对一个外在Eve的主动攻击的安全性由两次安全检测和一次经典一次一密加密来保证。本发明的方法能在实验中用现有的量子技术实现。与传统的无信息泄露量子对话方法相比，本发明方法的优势在于它不要求两个通信者都具备量子能力。

技术领域

本发明涉及量子密码学领域。本发明设计一种基于Bell纠缠态的半量子对话方法，实现一个量子通信者和一个经典通信者之间的相互通信。

背景技术

经典密码的安全性依赖于数学问题的计算复杂性，但在量子并行计算强大的计算能力面前是脆弱的。幸运的是，Bennett与Brassard[1]在1984年发明的量子密码基于量子力学的规律能够达到无条件安全。量子对话(Quantum dialogue，QD)，作为量子密码最重要的应用之一，近年已经得到极大的发展[2-11]。

然而，先前的QD方法[2-11]总是要求两个通信者都具备量子能力。在2007年，Boyer等[12]首次提出了半量子的概念，使得在一个量子通信者和一个经典通信者之间建立密钥成为可能。根据Boyer等[12-13]的定义，由于不涉及任何量子叠加态，正交基{|0,|1}(即Z基)被认为是经典的。而且，一个通信者如果被受限于以下四种操作，那么她将被称为是经典的：(1)用经典基测量量子比特；(2)制备(新的)量子比特处于经典基；(3)(通过不同的延迟线)置乱量子比特；以及(4)发送或不带干扰地返回量子比特。目前，通过结合半量子概念，利用单光子已经从QD设计出半量子对话(Semi-quantum dialogue，SQD)方法[14]。

基于以上分析，本发明致力于实现一个量子通信者和一个经典通信者之间的相互通信从而利用Bell纠缠态提出一个SQD方法。与传统的QD方法相比，本发明方法的优势在于它不要求两个通信者都具备量子能力。

参考文献

[1]Bennett C H,Brassard G.Quantum cryptography:public-keydistribution and coin tossing.In:Proceedings of the IEEE InternationalConference on Computers,Systems and Signal Processing.Bangalore:IEEE Press,1984,175-179

[2]Zhang Z J,Man Z X.Secure direct bidirectional communicationprotocol using the Einstein-Podolsky-Rosen pair block.2004,http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0403215.pdf

[3]Zhang Z J,Man Z X.Secure bidirectional quantum communicationprotocol without quantum channel.2004,http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0403217.pdf

[4]Nguyen B A.Quantum dialogue.Phys Lett A,2004,328(1):6-10

[5]Shi G F.Bidirectional quantum secure communication scheme based onBell states and auxiliary particles.Opt Commun,2010,283(24):5275-5278

[6]Shi G F,Tian X L.Quantum secure dialogue based on single photonsand controlled-not operations.J Mod Opt,2010,57(20):2027-2030