【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子通信，涉及量子秘密共享技术，具体涉及一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法。
技术介绍
1、量子秘密共享qss(quantum secret sharing)是一种利用量子力学原理实现安全密钥分发的技术。与传统的加密技术不同，量子秘密共享利用了量子力学基本原理，确保密钥在传输过程中不会被窃听或复制，这是与经典的秘密共享相比的巨大优势。
2、在量子秘密共享中，发送方将密钥分成若干份，每个份额分发给不同的接收方。只有当一定数量的接收方联合起来时，才能恢复出原始密钥。虽然，qss理论上具有无条件安全性，但是在实际的qss系统中存在设备缺陷等因素，为窃听者打开了漏洞，无法保证通信过程安全。
3、设备无关(di)的基本思想是将系统中所有的设备视为黑盒，通信方不关心黑盒内部操作过程，只关心于黑盒的输入和输出结果。通信的安全性保证来源于通信方的非局域关联性，即违反贝尔不等式。因此，基于di的量子通信协议能够抵御所有针对不完美设备端的攻击。
4、设备无关量子秘密共享(di-qss)为qss的提供了最高等级安全性。2019年，roy和mukhopadhyay提出了第一个di-qss协议。但他们并未给出di-qss的密钥生成率、探测效率阈值等重要性能参数，对di-qss实验不具有指导意义。
5、参见公开号为cn 116647341 a的专利文献，本课题组提供了基于多光子纠缠的设备无关量子秘密共享方法，但是该方案的不足在于：仅考虑用户b和用户c的光子丢失，且对光子丢失事件“⊥”的处理
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，解决实际环境下di-qss方案探测效率阈值高的问题，从而延长di-qss协议的最大通信距离。本专利技术还给出了密钥生成率、探测效率阈值等重要性能参数。
2、为解决上述技术问题，本专利技术在di-qss基础上结合后选择技术，有效地降低了di-qss探测效率阈值，降低了实验实现难度，延长了di-qss的最大通信距离。
3、本专利技术提供一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，量子秘密共享允许多个用户各自获得共享密钥的一部分，各用户通过合作可最终读取共享密钥。该方法包含以下步骤：
4、步骤1：当用户a、用户b和用户c需要进行秘密共享时，第四方采用中心光源制备大量相同的三光子greenberger-horne-zeilinger(ghz)态其中，|h>和|v>分别表示光子的水平和垂直极化状态。第四方将每一对ghz态的三个光子随机分成s1，s2和s3序列，其中每个序列包含这一对ghz态中的一个光子。用户a、用户b和用户c分别接收到第四方通过三个量子信道发送的s1、s2和s3序列中所有光子。
5、步骤2：三个用户独立且随机地选择测量基分别对s1，s2和s3序列中所有光子依次测量。其中，用户a有两种测量基选择，分别为a1、a2，用户b有三种测量基选择，分别为b1、b2、b3，用户c有两种测量基选择，分别是c1、c2，其中a1、b1和c1为相同的测量基，任意用户使用任意一种测量基均具有“+1”或“-1”两种测量结果。若任意一方的所有探测器均未响应时，则该用户标记测量结果为“+1”。
6、步骤3：所有光子测量完毕后，用户a、用户b和用户c依次公布s1，s2和s3序列中每个光子的测量基，在公布过程中：
7、当用户a、用户b和用户c测量基组合为{a1b1c1}时，三方的测量结果留存将用于传递密钥；
8、当用户a、用户b和用户c测量基组合为8种参数估计组合时，三方均公布测量结果，用于估算svetlichny多项式值sabc，所述多项式值sabc是依据用户a和用户b处的chsh多项式值sab计算获得的；所述8种参数估计组合指的是用户b测量基选择非b1时的所有组合，即{a1b2c1}、{a2b2c1}、{a1b2c2}、{a2b2c2}、{a1b3c1}、{a2b3c1}、{a1b3c2}和{a2b3c2}；当sab＞2等价于sabc＞4时，则说明三方的光子传输过程安全，通信继续；当sab≤2等价于sabc≤4时，则说明三方的光子传输过程不安全，终止通信。
9、步骤4：若经过步骤3后得出的结论是三方的光子传输过程安全，那么三用户分别统计测量基组合为{a1b1c1}时各自获得的所有测量结果，然后用户c公布其测量基组合为{a1b1c1}时所有测量结果，用户a随机公布测量基组合为{a1b1c1}时部分光子的测量结果，用户b公开s2序列中与用户a公布的光子处于同一ghz态相对应光子的测量结果，用于估算量子比特误码率δ。对于测量基组合为{a1b1c1}中剩余未公开的测量结果，用户b结合用户c的测量结果可以推测出用户a的测量结果，从而得到用户a传递的密钥。
10、步骤5：重复步骤1-步骤4，直到用户b获得三用户约定数量的密钥；
11、步骤6：用户a、用户b和用户c对得到的密钥在经过身份认证的经典信道上进行纠错和私密放大，最终形成安全密钥。
12、作为本专利技术的一种较佳的实施方式，步骤2中，用户a有两种测量基选择，分别为a1＝σx、a2＝σy，用户b有三种测量基选择，分别为b1＝σx、用户c有两种测量基选择，分别是c1＝σx、c2＝-σy。其中，σx和σy为泡利矩阵，其具体形式为：
13、
14、用户a、用户b和用户c与测量基对应的测量结果分别标记为{a1，a2}、{b1，b2，b3}、{c1，c2}。三方用户在所有测量基下的测量结果为+1或-1，即a1，a2，b1，b2，b3，c1，c2∈{-1，+1}。若任意一方的所有探测器未响应时，则该用户标记测量结果为“+1”，将该过程称为后选择。
15、作为本专利技术的一种较佳的实施方式，步骤3中，除了成码基组合{a1b1c1}，以及8种参数估计基组合{a1b2c1}、{a2b2c1}、{a1b2c2}、{a2b2c2}、{a1b3c1}、{a2b3c1}、{a1b3c2}和{a2b3c2}之外，三方测量基组合可能还有{a1b1c2}、{a2b1c1}、{a2b1c2}3种组合，若三方选择这三种基组合，三方需要丢弃自己的测量结果。
16、作为本专利技术的一种较佳的实施方式，步骤3中，若三方选基组合为8种参数估计基组合之一，三方都公布其测量结果。所有测量结果用于估算svetlichny多项式的值sabc：
17、sabc＝<a1b2c2>+<a1b3c1>+<a2b2c1>-<a2b3c2>+<a2b3c2>+<a2b3c1>+<a2b2c2>+<a1b3c2>-<a1b2c1>
18、其中，<ahbjck>本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，所述共享方法包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，用户A有两种测量基选择，分别为A1＝σx、A2＝σy，用户B有三种测量基选择，分别为B1＝σx、用户C有两种测量基选择，分别是C1＝σx、C2＝-σy；其中，σx和σy为泡利矩阵，其具体形式为：
3.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，步骤3中，若三方选基组合为8种参数估计基组合之一，三方都公布其测量结果；所有测量结果用于估算Svetlichny多项式的值SABC：
4.根据权利要求3所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，所述Svetlichny多项式采用CHSH多项式SAB表示：
5.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，对于用户A、用户B和用户C分别选择A1、B1和C1测量基时，GHZ态改写为：
6.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，
7.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，用户A与用户B处的CHSH多项式SAB的最大值为Sm：
8.根据权利要求7所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，对窃听者的最大保密率H(A1|E)：
...【技术特征摘要】
1.一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，所述共享方法包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，用户a有两种测量基选择，分别为a1＝σx、a2＝σy，用户b有三种测量基选择，分别为b1＝σx、用户c有两种测量基选择，分别是c1＝σx、c2＝-σy；其中，σx和σy为泡利矩阵，其具体形式为：
3.根据权利要求1所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，步骤3中，若三方选基组合为8种参数估计基组合之一，三方都公布其测量结果；所有测量结果用于估算svetlichny多项式的值sabc：
4.根据权利要求3所述的一种基于后选择的设备无关量子秘密共享方法，其特征在于，所述svetlichny多项式采用chsh多项式sab表...
【专利技术属性】
技术研发人员：周澜，张琦，盛宇波，钟伟，杜明明，李喜云，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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