[发明专利]一种基于四粒子簇态的受控量子安全直接通信方法

说明书

本发明公开了一种基于四粒子簇态的受控量子安全直接通信方法，Alice和Bob分别为量子通信过程中合法的信息发送方和接收方，Charlie为可信的方案控制方；信道安全性使用随机插入单光子进行测量基比对检测，在检测安全后开始通信；Alice将制备四粒子团簇态进行两两分组后，将发送信息与伪随机序列进行异或操作后通过幺正变换编码在Alice所保留的两个粒子上。Alice对自身保留粒子对经过Bell基测量并将测量信息发送给Bob，Bob经过比对测量信息后通过Charlie发送的初始态恢复出原始序列。本发明所使用的四粒子团簇态具有比较好的纠缠、连通性和抗破坏性，方法中的接收者Bob只有得到控制方Charlie的允许才能恢复原始信息，能够有效防止信息在传输过程的攻击，并且实现过程简单。

技术领域

本发明属于量子安全通信技术领域，具体涉及一种基于簇态的受控量子安全直接通信(CQSDC)方法。

背景技术

量子通信利用量子力学原理进行信息传输和处理，具有高安全、高容量等优点。量子安全直接通信在量子信道中直接传输秘密信息，是一种新式的量子通信模式，近年来得到了迅速的发展。

文献1“Li Songsong,Nie Yiyou,Hong Zhihui,Yi Xiaojie,Huang Yibin,Controlled Teleportation Using Four-Particle Cluster State[J].CommunicationTheory Phys,2008,50(9):633-636.”提出了一种基于四粒子簇态可控信息传送方案。在该方案中，分别将单光子态或者纠缠双量子态的量子信息通过四粒子簇态从发送方传输到接收方。该方案在粒子分发阶段，控制方保留簇态中的一个量子比特。在量子比特发送前，需要同时对控制方和接收方的量子信道进行安全性检测，从而使得检测阶段变得复杂。

文献2“Shima Hassanpour,Monireh Houshmand,Efficient controlled quantumsecure direct communication based on GHZ-like states,QuantumInformationProcessing,2015,14(2):739.”提出了一种基于三粒子GHZ态的三方受控量子安全直接通信方案。该方案中，使用的GHZ态一旦测量，纠缠特性就被破坏。此方案在粒子分发阶段，发送方给接收方和控制方均发送三粒子GHZ态中的一个粒子，单粒子在信道中传输更容易受到窃听者的纠缠攻击，从而进行信息窃取。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种基于四粒子簇态的受控量子安全直接通信方法，具有更高的通信效率。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

基于四粒子簇态的受控量子安全直接通信方法，包括以下步骤：

步骤一，发送方和接收方设计相同结构的序列产生器，控制方设定所述的序列产生器的初始态；控制方将所述的初始态发送给发送方，发送方根据初始态产生伪随机序列并制备四粒子簇态；

步骤二，发送方将步骤一制备的四粒子簇态按照每2bit分为两组S₁和S₂，一个粒子携带1bit信息，发送方保留其中的两个粒子，将另外两个粒子发送给接收方；