[发明专利]一种基于GHZ态密集编码和纠缠交换的量子隐写协议

权利要求书

1.一种基于GHZ态密集编码和纠缠交换的量子隐写协议，通过结合GHZ态密集编码和GHZ态纠缠交换建立隐藏信道来隐秘传送秘密消息，包括以下五个过程：

S1)Bob准备大量(n)的|Ψ₁>_ABC，G_A、G_B和G_C分别表示A、B和C的粒子集合，相应地，G_A＝[A₁，A₁，…，A_n]，G_B＝[B₁，B₂，…，B_n]，G_C＝[C₁，C₂，…，C_n]，其中下标代表GHZ态的个数；

S2)Bob通过量子信道分两步将G_A和G_B传送个给Alice：(a)Bob将G_A传送给Alice，G_B和G_C由他自己保留；为了进行窃听检测，Alice从G_A选择一个足够大的子集，从Z基(|0>，|1>)或X基(|+>，|->)中随机选择一个测量基测量G_A子集中的粒子A；Alice将她的测量基和测量结果告诉Bob；在得到Alice的结果后，Bob用相同的测量基测量G_B相应子集中的粒子B和G_C相应子集中的粒子C，通过判断是否与Alice的测量结果存在高度相关性，Bob能够知道是否存在窃听；如果Bob证实存在窃听，他们停止通信，否则，他们进入步骤(b)；(b)Bob将G_B传送给Alice，G_C由他自己保留；为了窃听检测，Alice从G_A选择一个足够大的子集和从G_B选择一个足够大的相应子集，并从Z基或X基中随机选择一个测量基测量粒子A和粒子B；Alice将她的测量基和测量结果告诉Bob；在得到Alice的结果后，Bob用相同的测量基测量G_C相应子集中的粒子C，通过判断是否与Alice的测量结果存在高度相关性，Bob能够知道是否存在窃听；如果Bob证实存在窃听，他们停止通信，否则，他们进入信息传送模块；

S3)信息传送模块：(a)根据信息比特序列，Alice对G_A和G_B中的每对粒子施加U_k操作(在施加U_k操作后，G_A和G_B分别变为G′_A和G′_B；尽管G_C中的粒子没有被施加酉操作，为了一致起见，G′_C仍然用来代替原始的G_C，相应地，G′_C和G_C完全一样)；(b)根据秘密消息，Alice从G′_A和G′_B中分别选择四个粒子A′_m、A′_m+1、B′_m、B′_m+1，并进入秘密消息隐藏模块；(c)Alice通过量子信道将G′_A和G′_B传送回Bob；

S4)秘密消息隐藏模块：(a)根据秘密消息，Alice从G′_A和G′_B中分别选择四个粒子A′_m、A′_m+1、B′_m、B′_m+1，其中下标m代表粒子A′_m在G′_A中的位置和粒子B′_m在G′_B中的位置；m的值必须满足一致性条件，即A′_m-1B′_m-1C′_m-1和A′_mB′_mC′_m这两个GHZ态必须与秘密消息保持编码对应的一致性(在通过执行QSDC、QKD或经典信道的一次一密将m传送给Bob之前，一个合适的m可以事先被Alice确定)；(b)通过事先对A_m+1和B_m+1施加相同的U_k操作，A′_m+1B′_m+1C′_m+1能够复制A′_m-1B′_m-1C′_m-1所携带的信息，也就是，A′_m+1B′_m+1C′_m+1不正常传送信息，而是作为一个辅助GHZ态来协助隐藏秘密消息；

S5)秘密消息解码模块：(a)Bob得到m的值；(b)Bob对A′_m-1B′_m-1C′_m-1进行GHZ基测量以恢复出信息；(c)Bob分别对A′_mA′_m+1、B′_mB′_m+1和C′_mC′_m+1进行Bell基测量；(d)根据A′_mA′_m+1、B′_mB′_m+1和C′_mC′_m+1的测量结果，Bob能够解码出Alice所传送的秘密消息，而且，通过解码出的秘密消息和A′_m-1B′_m-1C′_m-1的状态，Bob能够恢复出A′_mB′_mC′_m所携带的信息。