基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享方法技术

本发明专利技术将半量子秘密共享概念推广到d级量子系统，提出一种基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享方法。在本发明专利技术的方法中，量子方制备的粒子是以环形方式传输，经典方不需要具备测量能力。本发明专利技术的方法对于一些著名的攻击是安全的，如截获‑重发攻击、测量‑重发攻击、纠缠‑测量攻击和参与者攻击。

Ring multi-and-half quantum secret sharing method based on d-level single-particle state

【技术实现步骤摘要】
基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享方法
本专利技术涉及量子密码学领域。本专利技术设计一种基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享方法，实现一方与n方之间共享一个秘密。
技术介绍
经典密码的安全性依赖于数学问题的计算复杂性，在量子并行计算的强大计算能力面前是脆弱的。幸运地是，Bennett和Brassard[1]在1984年专利技术的量子密码依靠量子力学规律能确保其在理论上具有无条件安全性。量子密码已经吸引了大量注意力并确立许多有趣的分支，如量子密钥分配(Quantumkeydistribution，QKD)[1-7]、量子安全直接通信(Quantumsecuredirectcommunication，QSDC)[8-11]、量子秘密共享(Quantumsecretsharing，QSS)[12-24]等。QSS是量子密码的一个重要分支，允许一个秘密在不同参与者之间共享但仅当所有参与者一起合作时才能重建它[15]。QSS是密码应用的一个有用工具，如分布式量子计算的安全操作、量子钞票的联合共享等[16]。自从Hillery等[12]在1999年利用Greenberger-Horne-Zeilinger态提出第一个QSS方法以来，许多QSS方法[12-24]已经从理论和实验角度被提出来。在2004年，Xiao等[17]将Hillery等的方法[12]推广到任意多重，并利用QKD的两个技术改进它的效率。在2005年，Deng等[18]利用Einstein-Podolsky-Rosen对提出一个有效的QSS方法。在2008年，Wang等[19]提出一个高效的安全的基于单光子的多方量子秘密共享(Multipartyquantumsecretsharing，MQSS)方法。值得指出的是，在QSS中，共享的信息可以是经典比特或量子态。例如，文献[12,14]涉及量子态的共享；文献[22-23]设计了基于图态的经典和量子信息的秘密共享的统一方法。在2007年，Boyer等[25-26]首次提出半量子密钥分配(Semi-quantumkeydistribution，SQKD)的新概念，其中Alice具有完全的量子能力而Bob被受限只能在量子信道执行以下操作：(a)不带干扰地发送或返回量子比特；(b)用固定的计算基{|0>,|1>}测量量子比特；(c)制备(新的)量子比特处于固定的计算基{|0>,|1>}；(d)置乱量子比特(通过不同的延迟线)。根据文献[25-26]方法的定义，计算基{|0>,|1>}能被认为是一个经典基，因为它只涉及量子比特|0>和|1>而非任意一个量子叠加态，可以被经典记号{0,1}代替。利用尽可能少的量子资源来执行量子密码方法是一个很有趣的问题。因此，研究者们对半量子密码投入极大的热情，并已经尝试将半量子的概念应用到不同的量子密码任务，如QKD、QSDC和QSS等。相应地，许多半量子密码方法，如SQKD方法[25-39]、半量子安全直接通信(Semi-quantumsecuredirectcommunication，SQSDC)方法[40-42]和半量子秘密共享(Semi-quantumsecretsharing，SQSS)方法[43-50]，已经被提出来。在2010年，Li等[43]利用类GHZ态提出两个新颖的SQSS方法。在2012年，Wang等[44]利用两粒子纠缠态提出一个SQSS方法。在2013年，Li等[45]利用两粒子乘积态提出一个SQSS方法；Lin等[46]指出，Li等的两个方法[43]无法抵抗一个不忠诚代理方的截获-重发攻击和木马攻击，并提出相应的改进方法；Yang和Hwang[47]指出，对经典代理方的测量操作进行解同步能提高共享密钥产生的效率。在2015年，Xie等[48]利用类GHZ态提出一个新颖的SQSS方法，其中量子Alice能与经典Bob和经典Charlie共享一个具体的比特串而非一个随机的比特串。在2016年，Yin和Fu[49]证明了Xie等的方法[48]无法抵抗一个不忠诚参与者的截获-重发攻击并相应提出一个改进方法。在2015年，Zou等[38]提出一个无需激发经典方测量能力的SQKD方法。因此，一个有趣的问题自然产生：经典方的测量能力在SQSS方法中是否是必要的？在2015年，Tavakoli等[51]提出一个涉及单个d级量子系统序列通信的MQSS方法。然而，所有现存的SQSS方法只适用于两级量子系统。显然，将SQSS推广到d级量子系统具有很大的价值。基于以上分析，本专利技术提出一个新颖的基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享(Multipartysemi-quantumsecretsharing，MSQSS)方法，其中经典方的测量能力一点都不必要，量子方制备的粒子是以环形方式传输。参考文献[1]Bennett,C.H.,Brassard,G.:Quantumcryptography:publickeydistributionandcointossing.In:ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonComputers,SystemsandSignalProcessing,Bangalore.pp.175–179(1984)[2]Ekert,A.K.:Quantumcryptographybasedonbellstheorem.Phys.Rev.Lett.67(6),661-663(1991)[3]Bennett,C.H.:Quantumcryptographyusinganytwononorthogonalstates.Phys.Rev.Lett.68(21),3121-3124(1992)[4]Cabello,A.:QuantumkeydistributionintheHolevolimit.Phys.Rev.Lett.85(26),5635(2000)[5]Hwang,W.Y.:Quantumkeydistributionwithhighloss:towardglobalsecurecommunication.Phys.Rev.Lett.91(5),057901(2003)[6]Li,X.H.,Deng,F.G.,Zhou,H.Y.:Efficientquantumkeydistributionoveracollectivenoisechannel.Phys.Rev.A78(2),022321(2008)[7]Zhang,C.M.,Song,X.T.,Treeviriyanupab,P.,etal.:Delayederrorverificationinquantumkeydistribution.Chin.Sci.Bull.59(23),2825-2828(2014)[8]Long,G.L.,Liu,X.S.:Theoreticallyefficienthigh-capacityquantum-key-distributionscheme.Phys.Rev.A65(3),032302(2002)[9]Deng,F.G.,Long,G.L.,Liu,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享方法，实现一方与n方之间共享一个秘密；量子方制备的粒子是以环形方式传输；经典方不需要具备测量能力；共包括以下六个过程：S1)P0制备(L+δ)个d级单粒子态以构成序列S0，其中δ是一个固定的参数；这里，S0中的每个d级单粒子态从集合C1中随机选择；S0中的粒子分别被记为

【技术特征摘要】
1.一种基于d级单粒子态的环形多方半量子秘密共享方法，实现一方与n方之间共享一个秘密；量子方制备的粒子是以环形方式传输；经典方不需要具备测量能力；共包括以下六个过程：S1)P0制备(L+δ)个d级单粒子态以构成序列S0，其中δ是一个固定的参数；这里，S0中的每个d级单粒子态从集合C1中随机选择；S0中的粒子分别被记为同时，P0制备另外(L+δ)个d级单粒子态以构成序列T0；这里，T0中的每个d级单粒子态从集合C2中随机选择；T0中的粒子分别被记为然后，P0将T0随机插入S0以构成新序列G0；最后，P0将G0发送给P1；S2)对于j＝1,2,...,n：在证实Pj已经收到来自Pj-1的所有粒子后，Pj对Gj-1的每个粒子施加量子底特移位操作；为描述方便起见，Pj对Sj-1的第q个粒子施加的量子底特移位操作被记作这里，q＝1,2,...,L+δ；在Pj的编码操作后，Sj-1的粒子被改变为在Pj的编码操作后，Tj-1的粒子被保持不变；在编码操作后，Pj将手中的所有粒子进行置乱；为方便起见，置乱后的序列Sj-1被记作Sj，它的粒子被记作类似地，置乱后的序列Tj-1被记作Tj，它的粒子被记作由Sj和Tj构成的新序列被记作Gj；最后，Pj将Gj发送给Pj+1；应当指出的是，Pn将Gn发送给P0；S3)在证实P0已经收到来自Pn的所有粒子后，Pj(j＝1,2,...,n)通过公开信道宣布Gj中粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶崇强，叶天语，何德，甘志刚，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33