一种多方分层量子密钥共享方法技术

技术编号:23241338 阅读:29 留言:0更新日期:2020-02-04 19:52
本发明专利技术公开了一种多方分层量子密钥共享方法,属于多方量子保密通信领域,包括一个发送方和多个接收方,发送方将两对四粒子簇态作为发送方和接收方的量子信道;发送方基于所述量子信道,非对称的向每个接收方分裂一个带有秘密态信息的任意两量子比特态;接收方相互合作,利用所述两量子比特态,恢复发送方的秘密态;本发明专利技术拆分的是一个任意的两量子比特态,在传输信息的携带能力上是单量子比特态的两倍。

A multi-party layered quantum key sharing method

【技术实现步骤摘要】
一种多方分层量子密钥共享方法
本专利技术涉及多方量子保密通信
,具体涉及一种多方分层量子密钥共享方法。
技术介绍
经过三十多年的发展,量子保密通信技术已经从理论研究走向实用化,正在朝着高速率、远距离、网络化的方向快速发展。量子保密通信是目前最接近实用化的量子信息技术,它的内涵非常广泛。就目前大多数的学术研究来看,量子保密通信过程通常以量子态为信息载体,利用量子信道在两方或者多方之间对秘密消息进行保密传输。随着点对点的量子保密通信已经逐渐步入实用化阶段,人们对“如何通过网络化构建多方量子通信以有效地降低多用户之间的通信成本”关注度越来越高。因此,目前量子保密通信的研究热点从“两方间的量子保密通信”转移到“多节点、多用户和多任务的多方之间的量子保密通信”,已成为必然趋势。尤其是随着量子中继技术的实验突破,以多个用户为特征的量子保密通信已成为当前量子通信领域的研究热点,得到了越来越多研究者的广泛关注。分层量子密钥共享(HQKS,Hierarchicalquantumkeysharing),也叫分层的量子信息拆分(HQIS,Hierarchicalquantuminformationsplitting),是在多个信息接收方地位不等同时,根据实际应用中通信用户的权限分层级的情况,实现多方之间量子信息安全传输的方法。目前分层的量子信息拆分方案中拆分的信息都是单量子比特态,传输信息的携带能力不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:本专利技术提供了一种多方分层量子密钥共享方法,解决了在分层量子密钥共享领域中,采用单量子比特态,传输信息的携带能力不足的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下:一种多方分层量子密钥共享方法,包括一个发送方和多个接收方,密钥共享步骤如下:步骤1:发送方将两对四粒子簇态作为发送方和接收方的量子信道;步骤2:发送方基于所述量子信道,非对称的向每个接收方分裂一个带有秘密态信息的任意两量子比特态;步骤3:接收方相互合作,利用所述两量子比特态,恢复发送方的秘密态。进一步的,所述步骤1中,所述两对四粒子簇态包括粒子组A和粒子组B,所述粒子组A包括粒子1、粒子2、粒子3和粒子4,所述粒子组B包括粒子5、粒子6、粒子7、粒子8;所述粒子组A中的粒子互相纠缠,所述粒子组B中的粒子互相纠缠。进一步的,所述发送方包括秘密态粒子对(粒子x,粒子y)、粒子对(粒子1,粒子5)以及辅助粒子对,所述辅助粒子对与两对四粒子簇态中的粒子相互纠缠;所述接收方的粒子对互不相同,为(粒子2,粒子6)、(粒子3,粒子7)、(粒子4,粒子8)、辅助粒子对中的任意一对;所述发送方和接收方共享两对四粒子簇态和;进一步的,所述步骤2具体为:步骤21:所述发送方将粒子对(粒子x,粒子1)和(粒子y,粒子5)分别执行两次bell基联合测量,得到测量结果;步骤22:所述发送方将所述测量结果由经典信道传输至接收方,每个接收方得到一个带有秘密态信息的任意两量子比特态。进一步的,所述步骤3中,接收方具有高级恢复权限和低级恢复权限。进一步的,具有高级恢复权限的恢复方,恢复秘密态的具体步骤如下:步骤301:除恢复方外具有高级恢复权限的接收方,利用对角基对其粒子进行单量子比特测量,并对测量结果进行公布;步骤302:具有低级恢复权限的接收方,利用直线基对其粒子进行单量子比特测量,并对测量结果进行公布;步骤303:该恢复方利用步骤301中公布的所有测量结果和步骤302中公布的任一测量结果,对该恢复方的粒子进行局域操作,得到发送方的秘密态。进一步的,具有低级恢复权限的恢复方,恢复秘密态的具体步骤如下:步骤311:具有高级恢复权限的接收方,利用对角基对其粒子进行单量子比特测量,并对测量结果进行公布;步骤312:除恢复方外具有低级恢复权限的接收方,利用直线基对其粒子进行单量子比特测量,并对测量结果进行公布;步骤313:该恢复方利用步骤301中公布的所有测量结果和步骤302中公布的所有测量结果,对该恢复方的粒子进行局域操作,得到发送方的秘密态。综上所述,由于采用了上述技术方案,本专利技术的有益效果是:本专利技术选取四粒子簇态作为量子资源,在实际制备和操作上相对容易实现。本专利技术拆分的是一个任意的两量子比特态,在传输信息的携带能力上是单量子比特态的两倍。本专利技术需要恢复秘密态的接收方仅需要执行简单的单量子比特测量。本专利技术的量子比特效率(量子比特效率=有用的量子比特数量/传输的全部量子比特)为100%。本专利技术可被广泛的使用在一些应用上。例如,可以实现多个接收方受控的量子隐形传态。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为实施例1中具有高级恢复权限的接收方Bob恢复秘密态协议过程;图2为实施例1中具有低级恢复权限的接收方Charlie1恢复秘密态协议过程;图3为实施例2中CNOT操作生成的纠缠态的量子线路图;图4为实施例2中具有高级恢复权限的接收方Bobl恢复秘密态协议过程;图5为实施例2中具有低级恢复权限的接收方Charlie1恢复秘密态协议过程;具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术,即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围,而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是,术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了三方两层用户场景下的多方分层量子密钥共享方法,即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多方分层量子密钥共享方法,其特征在于:包括一个发送方和多个接收方,密钥共享步骤如下:/n步骤1:发送方将两对四粒子簇态作为发送方和接收方的量子信道;/n步骤2:发送方基于所述量子信道,非对称的向每个接收方分裂一个带有秘密态信息的任意两量子比特态;/n步骤3:接收方相互合作,利用所述两量子比特态,恢复发送方的秘密态。/n

【技术特征摘要】
1.一种多方分层量子密钥共享方法,其特征在于:包括一个发送方和多个接收方,密钥共享步骤如下:
步骤1:发送方将两对四粒子簇态作为发送方和接收方的量子信道;
步骤2:发送方基于所述量子信道,非对称的向每个接收方分裂一个带有秘密态信息的任意两量子比特态;
步骤3:接收方相互合作,利用所述两量子比特态,恢复发送方的秘密态。


2.根据权利要求1所述的一种多方分层量子密钥共享方法,其特征在于:所述步骤1中,所述两对四粒子簇态包括粒子组A和粒子组B,所述粒子组A包括粒子1、粒子2、粒子3和粒子4,所述粒子组B包括粒子5、粒子6、粒子7、粒子8;所述粒子组A中的粒子互相纠缠,所述粒子组B中的粒子互相纠缠。


3.根据权利要求2所述的一种多方分层量子密钥共享方法,其特征在于:所述发送方包括秘密态粒子对(粒子x,粒子y)、粒子对(粒子1,粒子5)以及辅助粒子对,所述辅助粒子对与两对四粒子簇态中的粒子相互纠缠;
所述接收方的粒子对互不相同,为(粒子2,粒子6)、(粒子3,粒子7)、(粒子4,粒子8)、辅助粒子对中的任意一对;
所述发送方和接收方共享两对四粒子簇态和;


4.根据权利要求3所述的一种多方分层量子密钥共享方法,其特征在于:所述步骤2具体为:
步骤21:所述发送方将粒子对(粒子x,粒子1)和(粒子y,粒子5)分别执行两次bell基联合测量,得到测量结果;
步...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋曦刘超李文辉刘豆周进艳王丽丹王旭阳詹文浩侯玉婷王克敏黄峰舒路段庆陈宇峰杨清黄丽燕张龙鑫郑忠龙严安
申请(专利权)人:国网甘肃省电力公司信息通信公司国网信通亿力科技有限责任公司国网信息通信产业集团有限公司国家电网有限公司
类型:发明
国别省市:甘肃;62

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