[发明专利]基于单个量子纠缠态测量相关性的抗信息泄露量子对话协议

摘要

目前，许多量子对话协议存在信息泄露问题，特别是只使用单个量子态作为量子资源的量子对话协议。本发明提出一类仅仅使用单个量子纠缠态的抗信息泄露量子对话协议。这类量子对话协议利用单个量子纠缠态的测量相关性来抵抗信息泄露，解决了仅仅使用单个量子态作为量子资源的量子对话协议存在的信息泄露问题。首先详细说明基于单个Bell态的量子对话协议，然后推广到多粒子量子纠缠态的情形。与以往那些抗信息泄露的量子对话协议不同的是，本发明的协议既不需要辅助量子纠缠态又不需要量子纠缠交换技术。

主权项

1.一类基于单个量子纠缠态测量相关性的抗信息泄露量子对话协议，利用单个量子纠缠态的测量相关性来抵抗信息泄露，既不需要辅助量子纠缠态又不需要量子纠缠交换技术，从而解决了仅仅使用单个量子态作为量子资源的量子对话协议存在的信息泄露问题，其利用单个Bell态作为量子资源时共包括以下四个过程：S1)Alice制备N+Q个都处于|Φ⁺>_AB的Bell态(A_n，B_n)(n＝1，2，…，N+Q)并将所有的粒子分成两个有序的粒子序列S_A＝{A₁，A₂，…，A_N+Q}和S_B＝{B₁，B₂，…，B_N+Q}；然后，她自己保留序列S_A，将序列S_B传送给Bob；S2)在Bob向Alice证实他已经收到序列S_B后，Bob从序列S_B随机选择Q个样本粒子并随机用Z基({|0>，|1>})或X基({|+>，|->})测量它们；Bob向Alice公布这些样本粒子的位置和测量基；然后，Alice使用与Bob相同的测量基测量序列S_A中的相应粒子；如果没有窃听，根据Bell态两个粒子间的纠缠相关性，他们的测量结果应该高度相关；如果存在窃听，他们停止通信，否则，他们继续通信；S3)在剔除Q个样本粒子后，序列S_A和S_B分别转变成两个新序列S′_A和S′_B，其中S′_A＝{A₁，A₂，…，A_N}和S′_B＝{B₁，B₂，…，B_N}；Alice和Bob分别对A_n和B_n(n＝1，2，…，N)进行X基测量，根据Bell态的测量相关性，Alice和Bob都能够推断出彼此的测量结果；根据她的X基测量结果，Alice重新产生一个没有进行过量子态测量的新的A_n；Alice对新的A_n施加酉操作来编码她的一比特秘密信息，相应地，A_n转变成然后，Alice制备足够多的随机处于四个量子态{|0>，|1>，|+>，|->}之一的样本粒子并将它们随机插入S′_A中，相应地，S′_A转变成一个新序列S″_A；最后，Alice将序列S″_A发送给Bob；在Bob向Alice证实他已经收到序列S″_A后，Alice告诉Bob样本粒子的位置和相应的制备基；然后，Bob用与Alice的制备基相同的基测量样本粒子并告诉Alice他的测量结果；Alice通过对比样本粒子的初态和Bob的测量结果判断是否存在窃听；如果信道是不安全的，他们停止通信，否则，他们继续通信；S4)在剔除样本粒子后，序列S″_A转变回S′_A；现在序列S′_A在Bob手上；然后，Bob对粒子施加酉操作来编码他的一比特秘密信息，相应地，转变成然后，Bob用X测量并将他的测量结果公布给Alice；从Bob的公布，根据她自己的酉操作和她对A_n的X基测量结果，Alice能够知道Bob的一比特秘密信息；另一方面，既然Bob能够从他对B_n的X基测量结果推断出Alice对A_n的X基测量结果，根据他自己的酉操作Bob能够知道Alice的一比特秘密信息。