确定的与测量设备无关的多方量子通信方法、系统及计算机设备技术方案

本发明专利技术公开了一种确定的与测量设备无关的多方量子通信方法、系统及计算机设备，方法包括：发送方制备若干EPR对，将每对EPR中的一个光子发送给第四方，若干接收方分别制备一系列单光子并发送给第四方，第四方对接收到的每组光子进行GHZ态测量并公布结果，安全检测后，发送方在己方保留的EPR对光子序列中进行信息编码，然后选择合适的测量基对编码后光子序列进行测量并公布结果，接收方合作进行解码完成通信。系统用于实现上述方法过程，计算机设备和存储介质通过执行计算机程序能够实现上述方法过程。本发明专利技术可以提高通信方之间建立量子信道的成功概率，并实现确定性的多方量子通信，且若使用非线性光学元件进行GHZ态测量，通信成功概率将呈指数增加。

【技术实现步骤摘要】
确定的与测量设备无关的多方量子通信方法、系统及计算机设备
本专利技术属于量子通信
，特别涉及一种确定的与测量设备无关的多方量子通信方法、系统及计算机设备。
技术介绍
由于量子通信的无条件安全性，自从其被提出以来就备受关注。至今为止，学者们已经提出了许多量子通信协议，比如量子密钥分发、量子安全直接通信、量子秘密共享等。量子通信的安全性是基于量子不可克隆原理、量子测不准原理以及纠缠粒子的关联性和非定域等保证的。一般的量子密钥分发协议和量子安全直接通信协议都是在两个通信方之间进行通信，两者的区别在于量子密钥分发先在通信方之间通过量子信道确定一组密钥，再通过经典信道传输经密钥加密的密文；而量子安全直接通信不需要事先在通信方之间生成密钥，可以直接在通信方之间通过量子信道传输秘密信息。与一般的量子密钥分发和量子安全直接通信不同，量子秘密共享属于多方量子通信，由于涉及多方参与，因此具有与两方通信不一样的特殊性质，因而被国际上被众多学者关注。1999年，第一个量子秘密共享方案(PhysicalReviewA,1999,59(3):1829)一经提出便引起了国际上的广泛关注，随后涌现出许多的改进方案，但是这些方案都受限于GHZ纠缠态的分发距离问题。为了解决GHZ纠缠态的分发距离问题，FuY,YinHL,ChenTY等人在论文“Long-DistanceMeasurement-Device-IndependentMultipartyQuantumCommunication”(PhysicalReviewLetters,2015,114(9):090501)中提出了一种超长距离的后选择GHZ态分发方案。在该方案中，通信三方各自随机在X基或Z基进行单光子制备，并发送给第四方David进行GHZ态测量，方案中还使用了诱骗态和测量设备无关技术来增加通信的安全性。但是该方案还存在一个问题：GHZ态测量成功率太低，并且即使测量成功的情况下，其中一半的情况不能用于生成密钥，只能用于安全检测，导致该方案的通信效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种确定的与测量设备无关的多方量子通信方法、系统及计算机设备，以解决现有方案中GHZ态测量成功率低，影响通信效率等问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，发送方A制备N个光子，构建信息序列PK和第一传输序列PA，第一接收方B和第二接收方C分别制备N个光子，分别构建第二传输序列PB和第三传输序列PC；步骤2，发送方A、第一接收方B和第二接收方C分别将第一传输序列PA、第二传输序列PB和第三传输序列PC发送至第四方D，发送方A保留信息序列PK；步骤3，第四方D对从三方接收到的每组光子按照顺序进行GHZ态测量并公布测量结果；步骤4，发送方A、第一接收方B和第二接收方C三方进行安全检测，若安全检测通过，则执行步骤5，否则终止本次通信，并返回步骤1重新开始；步骤5，发送方A对信息序列PK进行信息编码；步骤6，第一接收方B和第二接收方C分别公布各自每个单光子的制备基，发送方A根据第一接收方B和第二接收方C公布的制备基选择测量基，之后利用测量基对信息编码后的信息序列PK进行测量，并公布测量结果；步骤7，根据发送方A公布的测量结果，第一接收方B和第二接收方C合作解码获得信息序列PK加载的信息，完成通信。进一步地，步骤1中所述信息序列PK和第一传输序列PA中相同位置的光子分别为同一种EPR纠缠对的两个光子。进一步地，步骤1中所述第一接收方B和第二接收方C随机在Y基或X基进行单光子制备。进一步地，步骤4所述发送方A、第一接收方B和第二接收方C三方进行安全检测，具体过程包括：步骤4-1，发送方A在信息序列PK中随机选取m个光子随机在Y基或X基进行测量，并公布m个光子的位置；步骤4-2，第一接收方B和第二接收方C分别公布对应位置的m个光子的制备基和量子态；步骤4-3，计算发送方A选取正确测量基时测量结果的错误率，并判断错误率是否高于设定阈值，若是则表明存在窃听，放弃通信；否则表明安全检测通过。进一步地，步骤5所述发送方A对信息序列PK进行信息编码，具体为：发送方A对信息序列PK中余下的N-m个光子进行信息编码，信息编码过程具体包括：发送方A利用不同的幺正操作在信息序列PK中的N-m个光子上加载不同的信息。进一步地，步骤6中所述发送方A根据第一接收方B和第二接收方C公布的制备基选择测量基，具体包括：若第一接收方B和第二接收方C的制备基同为X基或Y基时，发送方A选择X基；若第一接收方B和第二接收方C的制备基不同，即一方为X基、另一方为Y基时，发送方A选择Y基。一种确定的与测量设备无关的多方量子通信系统，所述系统包括：构建模块，用于实现发送方A制备N个光子，构建信息序列PK和第一传输序列PA，第一接收方B和第二接收方C分别制备N个光子，分别构建第二传输序列PB和第三传输序列PC；发送模块，用于实现发送方A、第一接收方B和第二接收方C分别将第一传输序列PA、第二传输序列PB和第三传输序列PC发送至第四方D，发送方A保留信息序列PK；第一测量模块，用于实现第四方D对从三方接收到的每组光子按照顺序进行GHZ态测量并公布测量结果；安全检测模块，用于实现发送方A、第一接收方B和第二接收方C三方进行安全检测，若安全检测通过，则执行步骤5，否则终止本次通信，并返回步骤1重新开始；编码模块，用于实现发送方A对信息序列PK进行信息编码；第二测量模块，用于实现第一接收方B和第二接收方C分别公布各自每个单光子的制备基，发送方A根据第一接收方B和第二接收方C公布的制备基选择测量基，之后利用测量基对信息编码后的信息序列PK进行测量，并公布测量结果；解码模块，用于实现根据发送方A公布的测量结果，第一接收方B和第二接收方C合作解码获得信息序列PK加载的信息，完成通信。一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：步骤1，发送方A制备N个光子，构建信息序列PK和第一传输序列PA，第一接收方B和第二接收方C分别制备N个光子，分别构建第二传输序列PB和第三传输序列PC；步骤2，发送方A、第一接收方B和第二接收方C分别将第一传输序列PA、第二传输序列PB和第三传输序列PC发送至第四方D，发送方A保留信息序列PK；步骤3，第四方D对从三方接收到的每组光子按照顺序进行GHZ态测量并公布测量结果；步骤4，发送方A、第一接收方B和第二接收方C三方进行安全检测，若安全检测通过，则执行步骤5，否则终止本次通信，并返回步骤1重新开始；步骤5，发送方A对信息序列PK进行信息编码；步骤6，第一接收方B和第二接收方C分别公布各自每个单光子的制备基，发送方A根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，发送方A制备N个光子，构建信息序列P

【技术特征摘要】
1.一种确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，发送方A制备N个光子，构建信息序列PK和第一传输序列PA，第一接收方B和第二接收方C分别制备N个光子，分别构建第二传输序列PB和第三传输序列PC；
步骤2，发送方A、第一接收方B和第二接收方C分别将第一传输序列PA、第二传输序列PB和第三传输序列PC发送至第四方D，发送方A保留信息序列PK；
步骤3，第四方D对从三方接收到的每组光子按照顺序进行GHZ态测量并公布测量结果；
步骤4，发送方A、第一接收方B和第二接收方C三方进行安全检测，若安全检测通过，则执行步骤5，否则终止本次通信，并返回步骤1重新开始；
步骤5，发送方A对信息序列PK进行信息编码；
步骤6，第一接收方B和第二接收方C分别公布各自每个单光子的制备基，发送方A根据第一接收方B和第二接收方C公布的制备基选择测量基，之后利用测量基对信息编码后的信息序列PK进行测量，并公布测量结果；
步骤7，根据发送方A公布的测量结果，第一接收方B和第二接收方C合作解码获得信息序列PK加载的信息，完成通信。


2.根据权利要求1所述的确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，步骤1中所述信息序列PK和第一传输序列PA中相同位置的光子分别为同一种EPR纠缠对的两个光子。


3.根据权利要求1或2所述的确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，步骤1中所述第一接收方B和第二接收方C随机在Y基或X基进行单光子制备。


4.根据权利要求3所述的确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，步骤4所述发送方A、第一接收方B和第二接收方C三方进行安全检测，具体过程包括：
步骤4-1，发送方A在信息序列PK中随机选取m个光子随机在Y基或X基进行测量，并公布m个光子的位置；
步骤4-2，第一接收方B和第二接收方C分别公布对应位置的m个光子的制备基和量子态；
步骤4-3，计算发送方A选取正确测量基时测量结果的错误率，并判断错误率是否高于设定阈值，若是则表明存在窃听，放弃通信；否则表明安全检测通过。


5.根据权利要求4所述的确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，步骤5所述发送方A对信息序列PK进行信息编码，具体为：发送方A对信息序列PK中余下的N-m个光子进行信息编码，信息编码过程具体包括：发送方A利用不同的幺正操作在信息序列PK中的N-m个光子上加载不同的信息。


6.根据权利要求5所述的确定的与测量设备无关的多方量子通信方法，其特征在于，所述幺正操作包括第一幺正操作U0＝I＝|0><0|+|1><1|代表信息0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，高子凯，李振华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32