基于强非局域性正交直积态组的信息安全传输方法、系统和存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种基于强非局域性正交直积态组的信息安全传输方法、系统和存储介质，方法包括：利用针对d维三方系统构造的强非局域性正交直积态组中的正交直积态表示要基于量子密码协议传递的信息；第一直积态组包括3个子块，对应于魔方图中的{(0)

【技术实现步骤摘要】
基于强非局域性正交直积态组的信息安全传输方法、系统和存储介质


[0001]本专利技术涉及量子密码
，尤其涉及一种基于强非局域性正交直积态组的信息安全传输方法、系统和存储介质。

技术介绍

[0002]量子信息以潜在的应用价值，给信息工业带来了新的变革。随着量子信息科学的迅猛发展，一些经典数学困难问题的安全性受到挑战，依赖于计算复杂性构建的传统密码协议变得不再可靠。通过利用量子力学的不可克隆性、纠缠性等优良特性，将量子技术应用于经典密码协议中，可以使安全问题的安全性建立在量子力学客观规律的基础上，达到数据传输与秘密通信的无条件安全性。因此，量子信息以潜在的应用价值给信息工业带来了新的变革。
[0003]量子密码协议的现有研究大多集中于各类协议的构建和实现，量子密码协议的正确性和公平性依赖于参与者行为。在进行量子通信和量子态处理时，参与者需要对共享的量子态执行不同的酉变换和测量识别操作，以达到传递秘密信息或执行计算操作等目的。但是在此过程中，一些参与者可以通过局域操作和经典通信(Local Operations and Classical Communication，LOCC)对共享的量子态进行测量，得到与秘密有关的额外信息，对协议公平性和安全性造成极大威胁。具有非局域性的量子态组能够被全局区分而不能被局域区分，单个参与者仅通过局域操作和经典通信是无法根据自己拥有的状态确定多个参与者之间共享的未知秘密状态的，只有要求的参与者一起合作才能完成量子态的识别，常被用于量子密码协议的设计。因此，研究正交量子态的非局域性，可以基于量子力学特性与量子资源从根本上保证量子密码协议的公平性和安全性，既具有量子计算和量子信息发展的理论意义，又拥有广泛的应用前景和商业价值。
[0004]量子态的局域区分问题作为量子信息理论中的研究热点之一，是研究其他量子问题的基础。对于具有局域区分性的量子态组，分开的观测者可以在自己拥有的量子系统上进行测量，通过LOCC区分它们共享的状态是这组状态中的哪一个。可以被完美区分的正交量子态可以用于量子信息处理任务，如分布式量子计算等，而不可被完美区分的量子态经常被用于量子密码协议的设计。
[0005]但在一些具有非局域性的三方系统中，当其中某两方一起测量时，仍是存在某些状态可以被区分的情况。在这种情况下，强非局域性的概念被提出。在具有强非局域性的多方系统中，任意两方联合测量，也无法得到关于共享状态的任何信息。如何基于强非局域性的概念，而提出可以将强非局域性状态组应用于量子密码协议中，更好地保证协议的公平性和安全性，是目前很有价值且受关注的研究方向。
[0006]正交直积态是量子态局域区分的一个重要方向。正交直积态是一种不包含纠缠的，由子系统的量子态直接张量形成的纯态，可写作相对于纠缠态，正交直积态更容易制备和传输，更适用于量子安全多方计算协议。但目前构造的强非局域性
正交直积态组种类较少，且状态组大小(即状态组包含的状态个数)较大，包含的叠加态个数较多，在实际制备中将耗费大量的纠缠资源，因此如何将强非局域性正交直积态组更好的应用于量子密码协议场景中，探索更多强非局域性正交直积态组尤其是状态个数更少的强非局域性正交直积态组是一个努力的方向。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种具有强非局域性的不可扩展正交基的构造方法和系统，以提高基于量子密码协议的信息传输的安全性。
[0008]本专利技术的一个方面提供了一种基于强非局域性正交直积态组的信息安全传输方法，该方法包括以下步骤：
[0009]利用针对d维三方系统构造的强非局域性正交直积态组中的正交直积态表示要传递的信息，基于量子密码协议进行信息的传输；
[0010]其中，所述强非局域性正交直积态组是按照以下方式构造的：
[0011]在将与d维三方系统的强非局域性正交直积态组中的正交直积态映射到d
×
d
×
d魔方的魔方图上的情况下，各正交直积态组的结构呈现为：
[0012]第一直积态组，其为系统下的正交直积态组，包括3个子块，分别对应于魔方图中的{(0)
A
,(1)
B
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C
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C
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A
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[0013]第二直积态组，其为系统下的正交直积态组，包括3个子块，分别对应于魔方图中的{(d
‑
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B
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‑
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[0014]第三直积态组，其由3个单独的子立方体构成，对应于魔方图中的(0
A
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B
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),(1
A
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B
,1
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)和((d
‑
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‑
1)
B
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‑
1)
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)；以及
[0015]第四直积态组，其为d
×
d
×
d魔方的六条棱长，包括6个子块，对应于魔方图中的{(1,
…
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于强非局域性正交直积态组的信息安全传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用针对d维三方系统构造的强非局域性正交直积态组中的正交直积态表示要传递的信息，基于量子密码协议进行信息的传输；其中，所述强非局域性正交直积态组是按照以下方式构造的：在将与d维三方系统的强非局域性正交直积态组中的正交直积态映射到d
×
d
×
d魔方的魔方图上的情况下，各正交直积态组的结构呈现为：第一直积态组，其为系统下的正交直积态组，包括3个子块，分别对应于魔方图中的{(0)
A
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d魔方的六条棱长，包括6个子块，对应于魔方图中的{(1,
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}；在d大于3的情况下，所述正交直积态组还包括第五直积态组，其对应魔方图最外层平面的剩余部分，能够被分解成12个中心对称的子块。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所构造的强非局域性正交直积态组包括以下正交直积态：所述第一直积态组包括：所述第一直积态组包括：所述第一直积态组包括：所述第二直积态组包括：所述第二直积态组包括：所述第二直积态组包括：所述第三直积态组包括：所述第三直积态组包括：所述第三直积态组包括：所述第四直积态组包括：
所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：所述第五直积态组包括：
其中，|e
‑
f>＝|e>
‑
|f>，|e>和|f>为希尔伯特空间中的基，k＝0,1，希尔伯特空间中的基，k＝0,1，i1∈[0,1,
…
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d
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【专利技术属性】
技术研发人员：窦钊，车碧琛，李丽香，彭海朋，毕经国，赖裕平，杨义先，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：