基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法及系统技术方案

本发明专利技术提供基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法及系统，属于量子通信技术领域。服务器制备超纠缠量子态，以每个贝尔态中的第一光子组成第一序列作为信息载体，依次传递给第一用户终端、第二用户终端和第三用户终端。第一用户终端、第二用户终端和第三用户终端通过分别对第一序列中的三个自由度编码操作，最后将第一序列发回至服务器。服务器通过对两条序列做超纠缠贝尔态测量可以推断出第一用户终端、第二用户终端和第三用户终端在每个自由度上的编码方式，从而完成信息的收集。由于安全性由量子纠缠态的非局域关联特性保证，窃听者每次只能窃取纠缠粒子体系的一部分，而得不到量子纠缠对的整体状态，从而保证了信息的不对外泄露。

Quantum secure direct information communication method and system based on three degrees of freedom

The invention provides a method and system for quantum secure direct information communication based on three degrees of freedom, belonging to the field of quantum communication technology. The server prepares the super-entangled quantum states and passes the first photon sequence of each Bell state as the information carrier to the first user terminal, the second user terminal and the third user terminal in turn. The first user terminal, the second user terminal and the third user terminal respectively encode the three degrees of freedom in the first sequence and send the first sequence back to the server. The server can deduce the coding mode of the first user terminal, the second user terminal and the third user terminal in each degree of freedom by measuring the two sequences of superentangled Bell states, thus completing the collection of information. Because the security is guaranteed by the non-local correlation of quantum entangled states, eavesdroppers can only steal part of the entangled particle system at a time, but can not get the whole state of the entangled pairs, thus ensuring that the information is not leaked.

【技术实现步骤摘要】
基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法及系统
本专利技术涉及量子通信
，具体而言，涉及基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法及系统。
技术介绍
量子通信是量子信息学的一个主要分支，主要涉及量子密钥分发、量子隐形传态、量子安全直接通信等方面。量子密钥分发和量子隐形传态研究起步早，发展已经相当成熟。量子安全直接通信是量子通信中另一个重要的分支领域。它的概念是由龙等人在2000年首次提出，一直是近几年来的研究热点。和量子密钥分发协议一样，量子安全直接通信的安全性由量子不可克隆原理、量子测不准原理以及纠缠粒子的关联性和非定域等保证。然而当前已有的多方量子安全直接通信协议中，通信方之间必须借助经典信道公开部分信息才能实现信息共享，从而有效降低了秘密信息传递的安全性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法及系统。本专利技术的实施例是这样实现的：一种基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法，其包括服务器随机制备N个超纠缠贝尔态和M个诱骗态光子，每个所述超纠缠贝尔态包括第一光子和第二光子，每个所述第一光子、所述第二光子和每个所述诱骗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法，其特征在于，所述方法包括：服务器随机制备N个超纠缠贝尔态和M个诱骗态光子，每个所述超纠缠贝尔态包括第一光子和第二光子，每个所述第一光子、所述第二光子和每个所述诱骗态光子均包含多个自由度，所述多个自由度包括用于表征左右纵向动量自由度的第一自由度、用于表征内外纵向动量自由度的第二自由度以及用于表征偏振自由度的第三自由度；所述服务器分别从每个所述超纠缠贝尔态中抽取所述第一光子组成第一序列，抽取所述第二光子组成第二序列；所述服务器根据所述第一序列和M个所述诱骗态光子，生成第一发送序列；所述服务器将所述第一发送序列发送至第一用户终端；所述第一用户终端对所...

【技术特征摘要】
1.一种基于三个自由度的量子安全直接信息通信方法，其特征在于，所述方法包括：服务器随机制备N个超纠缠贝尔态和M个诱骗态光子，每个所述超纠缠贝尔态包括第一光子和第二光子，每个所述第一光子、所述第二光子和每个所述诱骗态光子均包含多个自由度，所述多个自由度包括用于表征左右纵向动量自由度的第一自由度、用于表征内外纵向动量自由度的第二自由度以及用于表征偏振自由度的第三自由度；所述服务器分别从每个所述超纠缠贝尔态中抽取所述第一光子组成第一序列，抽取所述第二光子组成第二序列；所述服务器根据所述第一序列和M个所述诱骗态光子，生成第一发送序列；所述服务器将所述第一发送序列发送至第一用户终端；所述第一用户终端对所述第一序列的所述第一自由度进行编码，并随机置入若干个诱骗态光子，生成第一用户编码序列，将所述第一用户编码序列后发送至第二用户终端；在所述第二用户终端对接收的所述第一用户编码序列进行安全性检测，确认无窃听后，所述第二用户终端对所述第一用户编码序列所对应的所述第二自由度进行编码，并随机置入若干个诱骗态光子后生成第二用户编码序列，并将所述第二用户编码序列发送至第三用户终端；在所述第三用户终端对第二用户终端所发送的所述第二用户编码序列进行安全性检测，确认无窃听后，所述第三用户终端对所述第二用户编码序列所对应的所述第三自由度进行编码，并随机置入若干个诱骗态光子后生成第三用户编码序列，并将所述第三用户编码序列返回至所述服务器；在所述服务器对所述第三用户终端所返回的所述第三用户编码序列进行安全性检测，确认无窃听后，所述服务器对所述第三用户编码序列和所述第二序列做联合超纠缠贝尔态测量，得到目标测量结果；所述服务器根据所述目标测量结果以及初始测量结果确定所述第一用户终端、所述第二用户终端和所述第三用户终端所传递的信息，从而完成信息的收集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的所述服务器根据所述第一序列和M个所述诱骗态光子，生成第一发送序列，包括：所述服务器将M个所述诱骗态光子随机插入所述第一序列中，生成第一发送序列。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的所述第一用户终端对所述第一序列的所述第一自由度进行编码，包括：所述第一用户终端对所述第一序列中的每个所述第一光子和每个所述诱骗态光子所对应的所述第一自由度进行编码。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的所述服务器根据所述目标测量结果以及初始测量结果确定所述第一用户终端、所述第二用户终端和所述第三用户终端所传递的信息，从而完成信息的收集，包括：所述服务器根据N个所述超纠缠贝尔态得到初始测量结果；所述服务器根据所述目标测量结果和所述初始测量结果确定所述第一用户终端、所述第二用户终端和所述第三用户终端所传递的信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在所述第一用户终端对所述第一序列的所述第一自由度进行编码，并随机置入若干个诱骗态光子，生成第一用户编码序列，将所述第一用户编码序列后发送至第二用户终端之前，还包括：所述第一用户终端确定是否存在窃听。6.一种基于三个自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈姗姗，赵良圆，薛梦驰，尹纪成，
申请(专利权)人：江苏亨通问天量子信息研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32