[发明专利]基于多种信道组合的量子对话方法

权利要求书

1.一种基于多种信道组合的量子对话方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：两个通信方分别为Alice和Bob，Alice拥有4n比特的第一秘密信息M_sgA，Bob拥有3n比特的第二秘密信息M_sgB，M_sgA中有n个4比特信息的M_sgAi，M_sgA＝{M_sgA1,...,M_sgAi,...,M_sgAn}，M_sgB中有n个3比特信息的M_sgBi，M_sgB＝{M_sgB1,...,M_sgBi,...,M_sgBn}，其中i＝1,...,n；Alice和Bob之间共享一个m比特的密钥K；

步骤2：Alice制备n个Cluster态以及n个GHZ态作为量子信道，并将信道中所有粒子划分为7个有序粒子序列S_A、S_B、S_C、S_D、S_E、S_F和S_G；

步骤3：Alice制备三组长为m的诱骗光子序列S_K1、S_K2、S_K3，序列中的每一粒子为随机的4种量子态{|0,|1,|+,|-}；接着，Alice根据密钥K中的排列顺序从S_D中选出L个粒子并将序列S_k1插入到S_D中的L个粒子处形成S'_D，从S_F中选出L个粒子并将序列S_K2插入到S_F中的L个粒子处形成S'_F，从S_G中选出L个粒子并将序列S_K3插入到S_G中的L个粒子处形成S'_G；然后，Alice分别将S'_D、S'_F、S'_G发送给Bob，分别公布三组诱骗光子序列中每个诱骗光子的基底以及序列S_D、S_F、S_G被选中的L个粒子的位置；

步骤4：Bob接收到序列S'_D、S'_F、S'_G序列后，根据Alice公布的被选中的粒子的位置以及密钥K从S'_D、S'_F、S'_G中分别找出三组诱骗光子序列中每个诱骗光子所插入的位置；接着，Bob使用基底X基或Z基分别对S_K1、S_K2、S_K3中的诱骗光子进行测量，并通过经典信道公布测量结果；Alice根据Bob对诱骗光子的测量结果判断是否继续通信，如果继续则执行步骤5；

步骤5：Bob获得粒子序列S_D、S_F和S_G，按照八种酉操作依次对应于经典信息中的000、001、010、011、100、101、110、111的规则，根据自己的3比特信息M_sgBi分别对粒子序列S_D中的粒子D_i和粒子序列S_F中的粒子F_i依次执行对应的单比特酉操作；将3n比特信息M_sgB编码至序列S_D、S_F中，得到新的粒子序列S_DU、S_FU，其中i＝1,...,n；

Alice将十六种酉操作依次对应于经典信息中的0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111；根据自己的4比特信息M_sgAi，分别对序列S_B中的粒子B_i，序列S_C中的粒子C_i和序列S_E中的粒子E_i执行对应的单比特酉操作，将4n比特信息M_sgA编码至序列S_B、S_C、S_E中，得到新的序列S_BU、S_CU、S_EU；

经过Alice对序列S_E中的粒子E_i执行酉操作，Bob对序列S_F中的粒子F_i执行酉操作后，原始信道中的GHZ态变为得到粒子E_i、F_i上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系；同时，经过Alice对序列S_B、S_C中的粒子B_i、C_i执行酉操作、Bob对序列S_D中的粒子D_i执行酉操作后，原始信道中的Cluster态变成得到粒子B_i、C_i、D_i上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系；

步骤6：Alice用Cluster态基对序列S_A、S_BU、S_CU、S_EU中的每个粒子A_i、B_i、C_i、E_i执行四粒子投影测量，通过经典信道向Bob公布测量结果；同时，Bob用GHZ态基{|ψ₁、|ψ₂、|ψ₃、|ψ₄、|ψ₅、|ψ₆、|ψ₇、|ψ₈}对序列S_DU、S_FU、S_G中的每一粒子D_i、F_i、G_i执行三粒子投影测量，通过经典信道向Alice公布测量结果；

分别对每一组粒子A_iB_iC_iE_i和D_iF_iG_i进行Cluster态基和GHZ态基测量，A_iB_iC_iE_i和D_iF_iG_i的测量结果为集合R_j，其中j＝1,…,32，得到变换态与的纠缠交换关系；

Alice对粒子A_i、B_i、C_i、E_i做Cluster基测量，Bob对粒子D_i、F_i、G_i做GHZ基测量；根据Cluster基测量和GHZ基测量的测量结果以及变换态与的纠缠交换关系，粒子E_i、F_i上执行的酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系，粒子B_i、C_i、D_i上执行酉操作及对应的原始信道中的GHZ态的变换态的转换关系反推出Alice和Bob分别执行的酉操作，从而得到Bob的3bit信息M_sgBi和Alice的4bit信息M_sgBi。