一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法

摘要

本发明公开一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法，该方法基于块传输的两步QSDC协议，本发明中，将带有中间基θi的EPR光子对在每个区块信息中都被视为诱骗态，增加了诱骗粒子以及中间基编码部分，这不仅可以降低Eve猜测正确的概率，还可以应对Eve使用中间基进行截取‑重发攻击。同时，部分诱骗态也可用来编码信息，从而提高了信息的传输速率。

说明书

技术领域

本发明属于量子保密通信技术领域，具体涉及一种基于中间基诱骗态的量子安全按直接通信方法。

背景技术

量子安全直接通信是量子安全通信的一种重要形式，它基于量子力学的基本原理，可以实现无条件安全保密通信。研究者们先后提出基于EPR纠缠光子对的两步量子安全直接通信(QSDC)以及基于单光子序列的量子一次一密直接通信方案(DL04)，这两个协议成为了QSDC的主流协议。此外与测量设备无关的QSDC以及自由空间的QSDC也在研究中。

“Deng,F.G.,Long,G.L.and Liu,X.S.(2003)Two-Step Quantum DirectCommunication Protocol Using the

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现有技术提出了在协议制备初始态以及信息编码过程中仅使用一种纠缠对，在选择测量基时也只使用X基和Z基进行测量。这会使得窃听者猜测正确的概率达到

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型两步QSDC方案，该方案不仅保留了原来两步QSDC方案的优点，同时在协议中采用了诱骗态思想。诱骗粒子的加入不仅可以降低窃听者猜测正确的概率，同时部分诱骗态也可用来编码信息，从而提高了信息的传输速率。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于中间基诱骗态的量子安全直接通信方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：将待发送的信息分成数据块；

步骤2：信息发送方形成两种纠缠对；

步骤3：信息发送方随机排列两对纠缠粒子形成一个新的序列，选择每一个纠缠对中的第一个粒子，构成序列P

步骤4：信息接收方从序列P

步骤5：信息发送方随机选择测量基以及P

步骤6：信息发送方用酉操作进行编码，随机抽取纠缠对进行随机数编码，其余纠缠对进行秘密信息编码，并把包含随机数和秘密信息的编码序列发送给信息接收方；

步骤7：信息发送方将生成随机数对应的纠缠对和进行酉操作的类型通过经典信道告知信息接收方，信息接收方对P

所述的步骤2信息发送方形成两种纠缠对为

进一步地，步骤4中信息接收方从序列P

进一步地，步骤6中信息发送方用酉操作进行编码，所述的酉操作编码将|ψ

其中，θ

优选地，信息发送方对|ψ

本发明与现有技术相比具有以下技术优势：

本发明是基于块传输的两步QSDC协议，增加了诱骗粒子以及中间基编码部分。在本发明中，带有中间基θ

附图说明

图1为本发明测量基范围；

图2为本发明方案流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。以便本领域的技术人员更好的理解本发明。

实施例1

在本实施例中公开了一种基于中间基的诱骗量子安全直接通信方法，用于将信源处制备的带有中间基的纠缠对，通过酉操作编码发送给接收方，方法包括如下步骤：

步骤1：将待发送的信息进行分块，获得M个信息块block

步骤2：信息发送方形成两种纠缠对，

步骤3：信息发送方随机排列两对纠缠粒子形成一个新的序列，选择每一个纠缠对中的第一个粒子发送给信息接收方，将其表示为{P

步骤4：接收方从序列P

换言之，步骤4中通过信道传输后两个粒子之间是否还存在纠缠关系来评估信道的安全性。如果窃听者存在，纠缠关系就会被破坏，发送方和接收方的测量结果不再符合EPR关系，会产生很大的量子比特误码率(QBER)。

步骤5：信息发送方随机选择测量基以及P

步骤6：信息发送方用酉操作进行编码，所述的酉操作共有八种编码方式，|ψ

其中，θ

随机抽取纠缠对进行随机数编码，其余纠缠对进行秘密信息编码，并把包含随机数和秘密信息的编码序列发送给信息接收方。

步骤7：信息发送方将生成随机数对应的纠缠对和进行酉操作的类型通过经典信道告知信息接收方，信息接收方对P

具体的，步骤4中X测量基也称对角基矢包含|D>＝|+>、|A>＝|->；Z测量基也称水平基矢包含|H>＝|0>、|V>＝|1>。

具体的，步骤6中发送方对|ψ

本实施例中公开了一种基于块传输的两步QSDC方法，包括信源Alice、信宿Bob以及传输信息的量子信道。所述信源Alice制备两种纠缠对，增加了诱骗粒子以及中间基编码，使得窃听者选择正确测量基的概率从