一种量子秘密信息平等互换方法及系统技术方案

本发明专利技术属于网络信息技术领域，公开了一种量子秘密信息平等互换方法及系统,由第三方制备GHZ态，将GHZ态中的两个粒子分别发送给通信的第一用户和第二用户；收到粒子后的通信的第一用户和第二用户利用泡利操作将秘密信息分别加载到粒子上，再返回给第三方；通信的第一用户和第二用户对新的GHZ态进行测量并公布测量结果；通信的第一用户和第二用户根据公布的测量结果得出对方的秘密信息。本发明专利技术通信的第一用户和第二用户对新的GHZ态进行测量并公布测量结果；通信的第一用户和第二用户可以根据公布的测量结果推测出对方的秘密信息；能够确保第三方是安全可信的，同时，该方法在实现过程中能够进行检测窃听，抵御截获重发攻击、中间人攻击和参与者攻击。

A Method and System for Equal Exchange of Quantum Secret Information

The invention belongs to the field of network information technology, and discloses a method and system for equal exchange of quantum secret information. The GHZ state is prepared by a third party, and two particles in the GHZ state are sent to the first user and the second user of the communication respectively. The first user and the second user of the communication after receiving the particles load the secret information on the particles respectively by Pauli operation, and then return to the third party. The first user and the second user of the communication measure the new GHZ state and publish the measurement results; the first user and the second user of the communication get the secret information of the other party according to the published measurement results. The first user and the second user of the communication of the invention measure the new GHZ state and publish the measurement results; the first user and the second user of the communication can infer the secret information of the other party based on the published measurement results; the third party can be ensured to be secure and credible, and the method can detect eavesdropping, resist interception and repeat attack, man-in-the-middle attack and so on. Participants attack.

【技术实现步骤摘要】
一种量子秘密信息平等互换方法及系统
本专利技术属于网络信息
，尤其涉及一种量子秘密信息平等互换方法及系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：现实生活中，如果两个用户各自拥有一条秘密信息，用户1想要获得用户2的秘密信息，同时用户2想要获得用户1的秘密信息，两个用户可以通过秘密信息的交换获得更多的信息。但是在信息交换的过程中，以往的通信方法通常是用户1首先发送秘密信息给用户2，用户2确认收到秘密信息之后，才将自己的秘密信息发送给用户1。这种秘密信息交换的方式存在风险，有可能用户2获得用户1的秘密信息，却欺骗用户1，发送假的秘密信息给用户1。用户1获得的是假的秘密信息，但是自己的秘密信息已经泄露给用户2。例如两个公司想要互利共赢，共享公司的有利资源，但是两个公司都拒绝首先发送自己公司的秘密消息，假设公司1首先发送秘密信息给公司2，公司2获得公司1的秘密信息，却拒绝发送秘密信息给公司1。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中，不能使通信的双方同时获得对方的秘密信息，不能实现秘密信息的平等互换；现有技术中，没有引入了第三方，同时不能对第三方的身份进行验证；在信息交互过程中不能够进行检测窃听，抵御截获重发攻击、中间人攻击和参与者攻击。解决上述技术问题的意义：引入第三方，由第三方制备GHZ态，将其中的两个粒子分别发送给通信的双方，通信的第一用户和第二用户分别对收到的粒子进行泡利操作，然后发送给第三方。第三方对新的GHZ态进行测量并公布测量结果，通信的第一用户和第二用户同时推测出对方的秘密信息。可以对第三方的身份进行认证，确保第三方正确制备GHZ态，第三方负责进行粒子的分发和测量，但不能获得秘密信息。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种量子秘密信息平等互换方法及系统。本专利技术设计的量子秘密信息平等互换方法可以实现同时获得对方的秘密信息，是一种平等的信息交换协议。本专利技术是这样实现的，一种量子秘密信息平等互换方法，所述量子秘密信息平等互换方法包括：由第三方制备GHZ态，将GHZ态中的两个粒子分别发送给通信的第一用户和第二用户；收到粒子后的通信的第一用户和第二用户利用泡利操作将秘密信息分别加载到粒子上，再返回给第三方；通信的第一用户和第二用户对新的GHZ态进行测量并公布测量结果；通信的第一用户和第二用户根据公布的测量结果得出对方的秘密信息。进一步，所述量子秘密信息平等互换方法中，第一用户拥有秘密信息X(x1,x2.......xn)，第二用户拥有秘密信息Y(y1,y2.......yn)，其中每个xi与yi对应两位二进制比特；具体包括：第一步，第一用户和第二用户告知第三方，由第三方制备m+n对态，将所有的1粒子组成序列S1；所有的2粒子组成序列S2；所有的3粒子组成序列S3；第三方将序列S1自己保留，在序列S2和序列S3中随机插入诱骗粒子|0>、|1>、|+>、|->，然后分别发送给第一用户和第二用户；第二步，第一用户和第二用户收到第三方发送的粒子后进行窃听检测，第三方公布诱骗粒子的位置及对应的测量基，如果插入的是|0>或|1>则公布Z基，如果插入的是|+>或|->则公布X基；第一用户和第二用户将对应位置的粒子提取出来用X基或Z基测量；若测量结果错误高于阈值，则放弃通信，否则进行第三步。第三步，对第三方的身份进行认证，第一用户和第二用户随机指定m个粒子及对应粒子的位置，要求第三方用X基进行测量并用经典信道公布测量结果，第一用户和第二用户收到测量结果之后用X基测量对应位置的粒子；如果第三方正确制备了GHZ态，满足第三方公布|+>态时，第一用户和第二用户的测量结果相同；第三方公布|->态时，第一用户和第二用户的测量结果相反；如果验证第三方准确制备了GHZ态，则进行第四步；第四步，第一用户根据自己的秘密信息X对n个粒子执行四种泡利操作，如果xi为00则执行σ00操作；如果xi为01则执行σ01操作；如果xi为10则执行σ10操作；如果xi为11则执行σ11操作。Alice执行泡利操作之后形成新的序列S'2；同理，第二用户根据自己的秘密信息Y执行泡利操作之后形成新的序列S3'；第一用户在序列S'2中随机插入诱骗粒子|0>、|1>、|+>、|->，然后发送给第三方，同理，第二用户把随机插入诱骗粒子的S3'也发送给第三方；第五步，第三方收到Alice和Bob发来的粒子之后，第一用户和第二用户分别公布诱骗粒子的位置及测量基；第六步，第三方取出诱骗粒子之后得到S'2和S3'，然后与自己的序列S1联合测量，第三方公布测量的GHZ态；第七步，第一用户根据第三方公布的测量结果得出信息Y'；Bob根据第三方公布的测量结果得出信息X’；第一用户用经典信道公布Y'异或X的结果，第二用户用经典信道公布X’异或Y的结果，如果第一用户和第二用户公布的内容相同，第三方没有存在欺骗；则第一用户得到第二用户的秘密信息Y，第二用户得到第一用户的秘密信息X。进一步，四种泡利矩阵如下：对|0>和|1>执行四种泡利操作得到如下结果：8种GHZ态如下：纠缠态在X基下的表示如下：由(4)式可知，纠缠态中的三个粒子有如下关系：当第一个粒子为态|+>时，第二个和第三个粒子状态相同；当第一个粒子为|->态时，第二个和第三个粒子状态相反；根据这个特性用于验证一个纠缠态是否是|Ψ>a态。本专利技术的另一目的在于提供一种量子秘密信息平等互换的计算机程序，所述量子秘密信息平等互换的计算机程序用于实现所述的量子秘密信息平等互换方法。本专利技术的另一目的在于提供一种终端，所述终端至少搭载实现所述量子秘密信息平等互换方法的控制器。本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的量子秘密信息平等互换方法。本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述量子秘密信息平等互换方法的量子秘密信息平等互换系统，所述量子秘密信息平等互换系统包括：第三方制备GHZ态模块，用于第三方制备GHZ态，将GHZ态中的两个粒子分别发送给通信的第一用户和第二用户；第三方的身份认证模块，用于对第三方的身份进行认证，第一用户和第二用户随机指定m个粒子及对应粒子的位置，要求第三方用X基进行测量并用经典信道公布测量结果，第一用户和第二用户收到测量结果之后用X基测量对应位置的粒子；如果第三方正确制备了GHZ态，满足第三方公布|+>态时，第一用户和第二用户的测量结果相同；第三方公布|->态时，第一用户和第二用户的测量结果相反；通信双发公布信息模块，用于第三方收到第一用户和第二用户发来的粒子之后，第一用户和第二用户分别公布诱骗粒子的位置及测量基；第三方公布GHZ态模块，用于第三方取出诱骗粒子之后得到S'2和S3'，然后与自己的序列S1联合测量，公布测量的GHZ态；通信的第一用户和第二用户信息获得模块，用第一用户根据第三方公布的测量结果得出信息Y'；Bob根据第三方公布的测量结果得出信息X’；第一用户用经典信道公布Y'异或X的结果，第二用户用经典信道公布X’异或Y的结果，如果第一用户和第二用户公布的内容相同，第三方没有存在欺骗；则第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子秘密信息平等互换方法，其特征在于，所述量子秘密信息平等互换方法包括：由第三方制备GHZ态，将GHZ态中的两个粒子分别发送给通信的第一用户和第二用户；收到粒子后的通信的第一用户和第二用户利用泡利操作将秘密信息分别加载到粒子上，再返回给第三方；通信的第一用户和第二用户对新的GHZ态进行测量并公布测量结果；通信的第一用户和第二用户根据公布的测量结果得出对方的秘密信息。

【技术特征摘要】
1.一种量子秘密信息平等互换方法，其特征在于，所述量子秘密信息平等互换方法包括：由第三方制备GHZ态，将GHZ态中的两个粒子分别发送给通信的第一用户和第二用户；收到粒子后的通信的第一用户和第二用户利用泡利操作将秘密信息分别加载到粒子上，再返回给第三方；通信的第一用户和第二用户对新的GHZ态进行测量并公布测量结果；通信的第一用户和第二用户根据公布的测量结果得出对方的秘密信息。2.如权利要求1所述的量子秘密信息平等互换方法，其特征在于，所述量子秘密信息平等互换方法中，第一用户拥有秘密信息X(x1,x2.......xn)，第二用户拥有秘密信息Y(y1,y2.......yn)，每个xi与yi对应两位二进制比特；具体包括：第一步，第一用户和第二用户告知第三方，由第三方制备m+n对态，将所有的1粒子组成序列S1；所有的2粒子组成序列S2；所有的3粒子组成序列S3；第三方将序列S1自己保留，在序列S2和序列S3中随机插入诱骗粒子|0>、|1>、|+>、|->，然后分别发送给第一用户和第二用户；第二步，第一用户和第二用户收到第三方发送的粒子后进行窃听检测，第三方公布诱骗粒子的位置及对应的测量基，如果插入的是|0>或|1>则公布Z基，如果插入的是|+>或|->则公布X基；第一用户和第二用户将对应位置的粒子提取出来用X基或Z基测量；若测量结果错误高于阈值，则放弃通信，否则进行第三步。第三步，对第三方的身份进行认证，第一用户和第二用户随机指定m个粒子及对应粒子的位置，要求第三方用X基进行测量并用经典信道公布测量结果，第一用户和第二用户收到测量结果之后用X基测量对应位置的粒子；如果第三方正确制备了GHZ态，满足第三方公布|+>态时，第一用户和第二用户的测量结果相同；第三方公布|->态时，第一用户和第二用户的测量结果相反；如果验证第三方准确制备了GHZ态，则进行第四步；第四步，第一用户根据自己的秘密信息X对n个粒子执行四种泡利操作，如果xi为00则执行σ00操作；如果xi为01则执行σ01操作；如果xi为10则执行σ10操作；如果xi为11则执行σ11操作；第一用户执行泡利操作之后形成新的序列S'2；同理，第二用户根据自己的秘密信息Y执行泡利操作之后形成新的序列S3'；第一用户在序列S'2中随机插入诱骗粒子|0>、|1>、|+>、|->，然后发送给第三方，同理，第二用户把随机插入诱骗粒子的S3'也发送给第三方；第五步，第三方收到第一用户和第二用户发来的粒子之后，第一用户和第二用户分别公布诱骗粒子的位置及测量基；第六步，第三方取出诱骗粒子之后得到S'2和S'3，然后与自己的序列S1联合测量，第三方公布测量的GHZ态；第七步，第一用户根据第三方公布的测量结果得出信息Y'；第二用户根据第三方公布的测量结果得出信息X’；第一用户用经典信道公布Y'异或X的结果，第二用户用经典信道公布X’异或Y的结果，如果第一用户和第二用户公布的内容相同，第三方没...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仕斌，梁鲭，
申请(专利权)人：成都华安永信信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51