[发明专利]一种基于五粒子的受控量子安全直接通信方法

权利要求书

1.一种基于五粒子的受控量子安全直接通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，发送方Alice利用n个五粒子态|ψ₁₂₃₄₅形成一个序列S，序列S中的每个五粒子态均包括五个粒子，该五个粒子分别为粒子A1、粒子A2、粒子A3、粒子A4和粒子A5；

步骤2，从序列S中的每个五粒子态中提取粒子A1，形成序列S₁；从序列S中的每个五粒子态中提取粒子A2，形成序列S₂；从序列S中的每个五粒子态中提取粒子A3，形成序列S₃；从序列S中的每个五粒子态中提取粒子A4，形成序列S₄；从序列S中的每个五粒子态中提取粒子A5，形成序列S₅；

步骤3，发送方Alice分别发送序列S₄和序列S₅给接收方Bob和控制方Charlie，发送方Alice自身保留序列S₁，S₂和S₃；

步骤4，发送方Alice判断是否存在窃听者Eve，若存在，则执行步骤5，否则，放弃此次通信；

步骤5，发送方Alice从序列S₁，S₂和S₃中分别选取序号相同的粒子A1、粒子A2和粒子A3进行联合GHZ测量，得到n个GHZ测量结果；控制方Charlie对序列S₅中的每个粒子A5执行单粒子测量，得到n个单粒子测量结果；接收方Bob对序列S₄中的每个粒子A4执行幺正操作处理，得到n个幺正操作处理结果；GHZ测量结果包括8种GHZ态，n个单粒子测量结果包括两种粒子A5的状态，n个幺正操作处理结果包括8种粒子A4的状态；

步骤6：获取GHZ态、粒子A5的状态和粒子A4的状态之间存在的对应关系；

步骤7，发送方Alice对n个GHZ测量结果按照编码规则进行编码得到n个编码结果，n个编码结果形成序列S_A；

步骤8，发送方Alice将要发送的信息序列M与序列S_A进行异或运算，得到序列S_B；发送方Alice公开序列S_B的值，接收方Bob获取序列S_B的值；

步骤9，控制方Charlie将n个单粒子测量结果发送给接收方Bob，接收方Bob根据n个单粒子测量结果和n个幺正操作处理结果，以及GHZ态、粒子A5的状态和粒子A4的状态之间存在的对应关系，获取n个GHZ测量结果；接收方Bob根据n个GHZ测量结果以及编码规则得到序列S_A；接收方Bob将序列S_A和序列S_B进行异或运算得到信息序列M。

2.如权利要求1所述的基于五粒子的受控量子安全直接通信方法，其特征在于，所述步骤4中的判断是否存在窃听者Eve，采用的方法如下：

发送方Alice选择四个量子态{|0,|1,|+,|-}中的任意一个，将其作为诱骗光子分别插入序列S₄和序列S₅中，发送方Alice记录诱骗光子的位置与初始态，并将诱骗光子的位置与初始态通知给接收方Bob和控制方Charlie；

接收方Bob和控制方Charlie分别选取Z基{|0,|1}或X基{|+,|-}中的一个测量诱骗光子，分别得到测量后的诱骗光子的状态；

发送方Alice将接收方Bob和控制方Charlie测量得到的测量后的诱骗光子的状态与诱骗光子的初始态进行比较，若接收方Bob和控制方Charlie测量得到的测量后的诱骗光子的状态中存在与诱骗光子的初始态不一致的状态，则存在窃听者Eve，否则不存在窃听者Eve。

3.如权利要求2所述的基于五粒子的受控量子安全直接通信方法，其特征在于，所述接收方Bob和控制方Charlie分别选取Z基{|0,|1}或X基{|+,|-}中的一个测量诱骗光子，选取方法如下：

若诱骗光子的初始态为|0或|1，则使用Z基{|0,|1}测量，若诱骗光子的初始态为|+或|-，则使用X基{|+,|-}来测量。