[发明专利]基于GHZ态的量子密钥协商协议

摘要

本发明公开了一种基于GHZ态的量子密钥协商协议：步骤1：Alice和Bob随机生成各自经典密钥；步骤2：Alice准备GHZ态并将所有粒子分成序列，将其中一个序列插入诱骗光子后发给Bob；步骤3：Bob测量诱骗光子；Alice计算错误率；如果错误率低执行步骤4；否则返回步骤2；步骤4：Alice和Bob分别测量并得到对方测量结果；步骤5：Alice执行幺正变换得到新序列；Alice将诱骗光子插入序列发送给Bob；步骤6：Bob测量诱骗光子；Alice计算错误率；错误率低则执行步骤7；否则返回步骤2；步骤7：Alice计算双方的共享密钥；步骤8：Bob生成共享密钥。本发明能抵抗参与者攻击、外部攻击、特洛伊木马攻击。在无噪声量子信道和量子噪声信道都安全。且本发明的量子比特效率高于现有协议。

主权项

一种基于GHZ态的量子密钥协商方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：Alice和Bob随机生成各自的2n比特的经典密钥K_A和K_B；其中，步骤2：Alice准备n个GHZ态，并将这n个GHZ态的所有粒子分成三个有序的序列S₁,S₂和S₃，其中，序列S_k由每个GHZ态的第k个粒子组成，k＝1,2,3；Alice从集合中随机选出m个的诱骗光子，并将m个诱骗光子随机插入序列S₃得到新的序列S′₃；Alice将序列S′₃发送给Bob；n和m均为大于1的正整数；步骤3：Bob收到序列S′₃后，通过经典认证信道告知Alice；Alice通过经典认证信道公布诱骗光子在序列S₃的位置与相应的测量基或；Bob用正确的测量基去测量相应的诱骗光子，并将测量结果通过经典认证信道告诉Alice；Alice比较测量结果和诱骗光子的初始状态，并计算错误率；如果错误率低于预先规定的限门值，则执行步骤4；否则，返回步骤2；步骤4：Alice对序列S₁和S₂中的序号相同的两个粒子执行Bell测量；Bob去掉序列S′₃中的诱骗光子得到序列S₃，并对序列S₃中的粒子执行X基测量；根据GHZ态的测量相关性，Alice和Bob分别根据自己的测量结果得到对方的测量结果；其中X基为步骤5：Alice根据经典密钥K_A对序列S₂中的第i个粒子执行幺正变换得到新的序列幺正变换的下标i₁和i₂依次等于的两比特值；随后，Alice对序列S₁执行一个置换运算Π_n，得到一个随机化的序列然后，Alice从集合中随机选出2m个诱骗光子，并将其中m个诱骗光子随机插入序列得到新序列将余下的m个诱骗光子随机插入序列得到新序列将序列和发送给Bob；步骤6：当Bob收到这两个序列和后，通过经典认证信道告知Alice；Alice 通过经典认证信道公布诱骗光子在序列和序列中的位置与相应的测量基或；Bob用正确的测量基去测量相应的诱骗光子，并将测量结果通过经典认证信道告诉Alice；Alice比较测量结果和诱骗光子的初始状态，并计算错误率；如果错误率低于预先规定的限门值，则执行步骤7；否则，返回步骤2；步骤7：Bob通过经典认证信道公布密钥K_B；Alice根据密钥K_A和密钥K_B计算双方的共享密钥K；步骤8：Alice公布步骤5采用的置换运算Π_n；Bob根据置换运算，对序列执行逆置换运算得到原始序列S₁；接着，Bob依次对序列S₁和中相同序号的每两个粒子执行Bell测量，并根据测量结果和相应的初始Bell态计算K_A，并生成共享密钥K。