[发明专利]一种基于五粒子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五粒子的受控量子安全直接通信方法，采用发送一个粒子给接收方的方法，通过减少量子信道中传输的粒子数来提高通信的传输效率；通信过程中发送方保留3个粒子，利用一个量子态编码3bit的信息，因此提高了编码容量，增加了通信双方交换的信息比特数，使传输效率提高到60％。

技术领域

本发明属于量子安全通信领域，涉及一种基于五粒子的受控量子安全直接通信方法。

背景技术

量子信息包含量子通信和量子计算两个研究方向，近二十年来量子通信飞速发展，为保密通信系统提供了一种新的思路。量子安全直接通信是一种新的量子通信形式，它利用量子信道直接传输秘密信息，通信双方不需要提前建立密钥。

现有的基于五粒子簇态和量子一次一密的受控量子安全直接通信协议，发送方自己保留2个粒子，然后给接收方发送两个粒子，给控制方发送了一个粒子，因此一个态只能编码2bit信息。量子通信传输效率与使用的量子比特数有关，通信中使用的量子比特数越大，传输效率就越低，所以该协议的传输效率较低为40％。

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，提供一种基于五粒子的受控量子安全直接通信方法，该方法有效提高量子通信的传输效率。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于五粒子的受控量子安全直接通信方法，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；n个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；