基于量子加密的量子安全對話協(xié)議的制作方法
【專利摘要】如何解決信息泄露問題已經(jīng)成為量子對話的研究焦點。為了克服信息泄露問題，本發(fā)明將量子加密思想首次引入到量子對話領域，提出一種新穎的在通信者之間秘密地共享初始量子態(tài)的方法，即量子加密共享。本發(fā)明利用量子加密共享提出一種基于量子加密的量子安全對話協(xié)議。本發(fā)明的協(xié)議使用EPR對作為量子私鑰來加密和解密傳輸光子，該私鑰在旋轉(zhuǎn)操作后能被重復使用。量子加密共享使得初始量子態(tài)狀態(tài)的公開宣布可以被省略，從而避免了信息泄露問題。本發(fā)明協(xié)議的信息論效率接近100％，高于之前的抗信息泄露量子對話協(xié)議。另外，本發(fā)明協(xié)議只需要單光子測量，而且?guī)缀踔皇褂脝喂庾幼鳛榱孔淤Y源，因此容易在實際中執(zhí)行。
【專利說明】基于量子加密的量子安全對話協(xié)議
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及量子安全通信領域。本發(fā)明設計一種基于量子加密的量子安全對話協(xié)議，首次將量子加密思想引入到量子對話領域，提出利用量子加密共享在通信者之間秘密地共享初始量子態(tài)以解決信息泄露問題。
【背景技術(shù)】
[0002]基于量子力學性質(zhì)的量子密碼學，已經(jīng)成為量子信息處理一個有趣的分支。到目前為止，量子密碼學已經(jīng)得到學者們極大關注以至于許多不錯的量子密碼協(xié)議從不同角度被設計出來，包括量子密鑰分配(Quantum Key Distribution, QKD) [1_3]、量子秘密共享(Quantum Secret Sharing, QSS) [4-6]、量子安全直接通信(Quantum Secure DirectCommunication, QSDC) [7-14]等。最近,一類特殊的量子密碼協(xié)議涌現(xiàn)出來，即基于信道加密(或量子加密)的量子密碼協(xié)議[15-21]。在基于量子加密的量子密碼協(xié)議中，通信者們總是共享扮演可重復利用量子密鑰角色的私密量子態(tài)，并且使用它們來加密和解密傳輸量子態(tài)所攜帶的經(jīng)典秘密信息。
[0003]根據(jù)通信方式，QSDC可被劃分為兩類:單向QSDC和雙向QSDC。文獻[7_14]中的所有協(xié)議屬于第一種類型。雙向QSDC也被稱為量子對話，被Zhang等[22-23]和Nguyen[24]分別首次獨立提出來。在量子對話中，通信者們能夠同時實現(xiàn)他們各自經(jīng)典秘密信息的相互交換。在這一領域的一些研究成果[22-34]中，為了實現(xiàn)對話，兩次公開宣布總是需要的，即對初始量子態(tài)狀態(tài)的宣布和對編碼了所有通信者秘密信息的量子態(tài)的狀態(tài)的宣布[22，24-28，30，32，34](或?qū)Τ跏剂孔討B(tài)和編碼了所有通信者秘密信息的量子態(tài)之間糾纏交換結(jié)果的宣布[23，29，31]，或?qū)Κ毩⒕幋a了一個通信者秘密信息的兩個量子態(tài)之間糾纏交換結(jié)果的宣布[33])。然而，因為兩次公開宣布總是存在“經(jīng)典相關”[35]，那么一旦Eve收到兩次公開宣布，她可以得到關于所有通信者秘密的部分信息。這樣“信息泄露”[36-39]便發(fā)生，意味著即便沒有任何主動攻擊部分秘密也會泄露給Eve。由于后面那次宣布對于對話是必需的，防止信息泄露問題的唯一途徑便在于避免第一次宣布，即對初始量子態(tài)狀態(tài)的宣布。然而，為了對話的成功，不制備初始量子態(tài)的通信者們需要知道初始量子態(tài)的狀態(tài)。因此，避免第一次宣布的可行解決方法為在所有通信者們之間秘密共享初始量子態(tài)。幸運地是，目前，這樣做的一些方法已經(jīng)被提出來，如將初始量子態(tài)進行直接傳輸[40，41，44，45]、利用Bell態(tài)的相關提取性[42]以及利用兩個Bell態(tài)之間糾纏交換后的測量相關性
[43]。
[0004]本發(fā)明在將量子加密思想首次引入到量子對話領域后提出一種新穎的在通信者之間秘密地共享初始量子態(tài)的方法，即量子加密共享。本發(fā)明的協(xié)議使用EPR對作為量子私鑰來加密和解密傳輸光子，該私鑰在旋轉(zhuǎn)操作后能被重復使用。量子加密共享使得初始量子態(tài)狀態(tài)的公開宣布可以被省略，從而避免了信息泄露問題。本發(fā)明協(xié)議的信息論效率接近100%，高于之前的抗信息泄露量子對話協(xié)議。另外，本發(fā)明協(xié)議只需要單光子測量，而且?guī)缀踔皇褂脝喂庾幼鳛榱孔淤Y源，因此容易在實際中執(zhí)行。[0005]參考文獻
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【權(quán)利要求】
1.一種基于量子加密的量子安全對話協(xié)議，首次將量子加密思想引入到量子對話領域，提出利用量子加密共享在通信者之間秘密地共享初始量子態(tài)，以省略初始量子態(tài)狀態(tài)的公開宣布，從而避免信息泄露問題；使用EPR對作為量子私鑰來加密和解密傳輸光子，對私鑰進行旋轉(zhuǎn)操作后重復使用；具有接近100%的信息論效率；只需要單光子測量，而且?guī)缀踔皇褂脝喂庾幼鳛榱孔淤Y源；共包括以下五個過程: 51)量子密鑰產(chǎn)生和分發(fā)=Alice制備N個兩光子對KAnB1),(A2，B2)，…，(AN，BN)}，這些兩光子對都為EPR對
【文檔編號】H04L9/00GK103731255SQ201310651460
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】葉天語 申請人:浙江工商大學