一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，包括以下步骤：S1：分组；S2：同步传递；S3：插入诱骗粒子；S4：对比接收到的粒子序列与发送方公布的诱骗粒子位置及对应的测量基信息；S5：接收方恢复出粒子序列并重新添加诱骗粒子，传递至下一用户；S6：参与方对粒子序列编码，最后利用GHZ态基对参与方上的粒子进行测量比较。本发明专利技术的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，通过将用户分为两个用户组，并将插入了诱骗粒子的粒子序列分别发送给所在用户组的下一个用户，使得信息传递效率提高，同时，通过对粒子序列上诱骗粒子的位置及对应的测量基进行测量比对以提高安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法
本专利技术涉及量子密钥
，尤其是指一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法。
技术介绍
在当今社会，信息的安全关系到个人、企业、社会乃至国家的切实利益。以基于大数分解原理的公钥加密算法RSA为例，其中RSA512，RSA768相继被破解，而RSA1024在算力强大的量子计算下形同虚设。量子密码学作为密码学和量子力学的结合体可以无条件的保证密码安全性，其安全性由量子不可克隆性和海森堡测不确定性原理所确保。量子密码学有很多分支，包括量子密钥分发QKD、量子安全直接通信QSDC、量子秘密共享QSS，量子密钥协商QKA等等。量子密钥协商QKA作为量子密码学的一个重要分支，根据量子力学原理允许两方或多方共同生成一个经典的共享密钥。在QKA协议中，一方分发密钥给另一方，每一方都参与共享密钥的生成，密钥的生成不会由任何一方单独决定。现有技术中，基于量子隐形传态技术，产生了第一个QKA协议，该协议利用量子隐形传态技术在公共信道上生成密钥，但是其无法抵抗参与者的攻击，参与者可以单方确定生成的密钥而不被检测到。为此，基于BB84协议诞生了一个两方协议，其采用了延迟经典信道和测量技术，但是其针对用户过少，为此，诞生了一种多方QKA协议，其参与用户在密钥协商过程中逐一加密密钥，使得其信息量的消耗大，导致测量难度升高，使得其安全性和效率降低。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中多方QKA协议的信息量消耗大，导致测量难度升高，使得其安全性和效率降低的问题，并提供一种安全、高效的基于GHZ态的分组量子密钥协商方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，包括以下步骤：S1：将所有用户分为第一用户组和第二用户组并重新编号，然后为两个用户组中的用户生成量子密钥；S2：为每个用户制备GHZ态，并将其分为三个粒子序列，其中，第一粒子序列将留在用户本地中，第二粒子序列发送给该用户所在用户组的下一个用户，第三粒子序列发送给另一用户组的用户；S3：用户将诱骗粒子随机插入到第二粒子序列和第三粒子序列中得到包含了诱骗粒子的第四粒子序列和第五粒子序列，将第四粒子序列发送给所在用户组的下一个用户，并将第五粒子序列发送给另一用户组的用户；S4：确认对应用户分别收到第四粒子序列和第五粒子序列后，粒子序列的发送方公布所发送的粒子序列上的诱骗粒子的位置及对应的测量基，粒子序列的接收方根据公布的信息，分别利用对应测量基测量对应位置的诱骗粒子，并将测量结果发送给发送方；S5：接收方恢复出粒子序列并重新添加多个诱骗粒子到粒子序列中，将其发给至下一个用户，直至用户组中最后一个用户将粒子序列发送回最初的用户；S6：当最终的粒子序列都被参与方收到后，参与方对第二粒子序列的粒子编码，最后，利用GHZ态基对参与方上的粒子进行测量比较。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中，将所有用户等分至两个用户组中。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中，诱骗粒子的量子态从{|0>,|1>,|+>,|->}四个量子态中随机选取，其中作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S4中，若检测结果错误率小于给定阈值，则表示没有窃听者，即可执行步骤S5；否则，重新执行步骤S1-S4。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S5包括以下步骤：S51：接收方恢复出发送方发来的粒子序列，并根据其密钥信息对粒子序列的粒子进行酉变换矩阵以得到新的粒子序列；S52：接收方将多个诱骗粒子重新添加到粒子序列中，并得到更新的粒子序列，将其发送给同组的下一个用户；S53：对两个用户组的用户分别进行窃听检测，并恢复其量子态，对其进行编码后插入诱骗粒子发送给下一个用户；S54：重复S51-S53，使得最初由参与方制备的粒子序列分别发送至用户组内其他用户，直至用户组中最后一个用户将粒子序列发送回最初的用户。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S51中，酉变换矩阵包括I和X，其中作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S53中，在两个用户组的前后两个连续用户间进行窃听检测；满足错误率阈值后，恢复量子态，重新进行编码、插入诱骗粒子后发送给下一个发送方。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S54中，重复S51-S53，使得最初由参与方制备的第二粒子序列发送至第一用户组内的其他用户，直到第一用户组内的最后一个用户将其收到的粒子序列发送回最初的参与方用户；在第二用户组中，重复S51-S53，使得最初由参与方制备的第三粒子序列发送至第二用户组内的其他参与方；当粒子序列被发送至第二用户组的最后一个用户时，对最后一个用户和上个用户之间进行诱骗粒子检测，未发现窃听者后，最后一个用户把自身的密钥信息编码到粒子序列中，并插入诱骗粒子将最终的粒子序列发回第一用户组中的用户。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S6中，当最终的粒子序列都被参与方收到后，参与方在诱骗粒子检测安全后对第二粒子序列的粒子编码，并利用GHZ态基对参与方上的粒子进行测量。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S6中，每个参与方提取其他用户的密钥并最终协商出共享密钥。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，通过将用户分为两个用户组，并将插入了诱骗粒子的粒子序列分别发送给所在用户组的下一个用户，使得信息传递效率提高，同时，通过对粒子序列上诱骗粒子的位置及对应的测量基进行测量比对以提高安全性。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：图1是本专利技术优选实施例中基于GHZ态的分组量子密钥协商方法的流程示意图；图2是本专利技术优选实施例中的用户分组方式示意图；图3是本专利技术优选实施例中的协议粒子分发方向示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。在一些实施例中，参照图1所示，本专利技术的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，包括以下步骤：在一些实施例中，参照图1-图2所示，S1：将所有用户分为第一用户组和第二用户组并重新编号，然后为两个用户组中的用户生成量子密钥；将所有用户P1，P2，…，PN分为SET0和SET1两个用户组，并将所有用户按照用户组重新编号；其中用户组用户组用户组SET0中的用户生成的量子密钥为用户组SET1中的用户生成的量子密钥为其中，N＝N1+N2；便于后续信息传递时，两个用户组同时传递，加快传递效率。在其中一实施例中，步骤S1中，将所有用户等分至两个用户组中；N1＝N2，即将所有用户P1，P2，…，PN等分至SET0和SET1两个用户组中，使得两个用户组中人数相等，在后续信息传递过程中，能够让两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：将所有用户分为第一用户组和第二用户组并重新编号，然后为两个用户组中的用户生成量子密钥；/nS2：为每个用户制备GHZ态，并将其分为三个粒子序列，其中，第一粒子序列将留在用户本地中，第二粒子序列发送给该用户所在用户组的下一个用户，第三粒子序列发送给另一用户组的用户；/nS3：用户将诱骗粒子随机插入到第二粒子序列和第三粒子序列中得到包含了诱骗粒子的第四粒子序列和第五粒子序列，将第四粒子序列发送给所在用户组的下一个用户，并将第五粒子序列发送给另一用户组的用户；/nS4：确认对应用户分别收到第四粒子序列和第五粒子序列后，粒子序列的发送方公布所发送的粒子序列上的诱骗粒子的位置及对应的测量基，粒子序列的接收方根据公布的信息，分别利用对应测量基测量对应位置的诱骗粒子，并将测量结果发送给发送方；/nS5：接收方恢复出粒子序列并重新添加多个诱骗粒子到粒子序列中，将其发给至下一个用户，直至用户组中最后一个用户将粒子序列发送回最初的用户；/nS6：当最终的粒子序列都被参与方收到后，参与方对第二粒子序列的粒子编码，最后，利用GHZ态基对参与方上的粒子进行测量比较。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将所有用户分为第一用户组和第二用户组并重新编号，然后为两个用户组中的用户生成量子密钥；
S2：为每个用户制备GHZ态，并将其分为三个粒子序列，其中，第一粒子序列将留在用户本地中，第二粒子序列发送给该用户所在用户组的下一个用户，第三粒子序列发送给另一用户组的用户；
S3：用户将诱骗粒子随机插入到第二粒子序列和第三粒子序列中得到包含了诱骗粒子的第四粒子序列和第五粒子序列，将第四粒子序列发送给所在用户组的下一个用户，并将第五粒子序列发送给另一用户组的用户；
S4：确认对应用户分别收到第四粒子序列和第五粒子序列后，粒子序列的发送方公布所发送的粒子序列上的诱骗粒子的位置及对应的测量基，粒子序列的接收方根据公布的信息，分别利用对应测量基测量对应位置的诱骗粒子，并将测量结果发送给发送方；
S5：接收方恢复出粒子序列并重新添加多个诱骗粒子到粒子序列中，将其发给至下一个用户，直至用户组中最后一个用户将粒子序列发送回最初的用户；
S6：当最终的粒子序列都被参与方收到后，参与方对第二粒子序列的粒子编码，最后，利用GHZ态基对参与方上的粒子进行测量比较。


2.根据权利要求1所述的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，其特征在于：所述步骤S1中，将所有用户等分至两个用户组中。


3.根据权利要求1所述的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，其特征在于：所述步骤S3中，诱骗粒子的量子态从{|0>,|1>,|+>,|->}四个量子态中随机选取，其中


4.根据权利要求1所述的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，其特征在于：所述步骤S4中，若检测结果错误率小于给定阈值，则表示没有窃听者，即可执行步骤S5；否则，重新执行步骤S1-S4。


5.根据权利要求1所述的一种基于GHZ态的分组量子密钥协商方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下步骤：
S51：接收方恢复出发送方发来的粒子序列，并根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文浩，姜敏，丁祎，龚仁智，江聪，陈虹，黄旭，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32