[实用新型]一种基于GHZ纠缠态的三用户测量设备无关QKD系统

说明书

本实用新型公开了一种基于GHZ纠缠态的三用户测量设备无关QKD系统，其包含四个发送方及三个测量方；所述第一、第二、第三发送方相互之间通过经典信道连接，三个发送方与三个测量方直接通过量子信道连接；第四发送方通过量子信道与第一、第二、第三测量方连接。所述第一、第二、第三发送方发送单光子偏振态，第四发送方发送GHZ纠缠态。由第一、第二、第三、第四发送方制备的粒子在第一、第二、第三测量方发生干涉，进行Bell态测量，形成码值。本实用新型提供了一种三用户量子密钥分发的方式，同时大大增加了通信的距离，且能抵抗对测量设备进行的攻击，即本系统中第一、第二、第三测量方均可为非可信端。

技术领域

本实用新型涉及量子保密通信及光通信领域，具体涉及一种基于GHZ纠缠态的三用户测量设备无关QKD系统。

背景技术

量子密钥分发技术(QKD)是一种基于量子力学与信息论的应用于量子保密通信(Quantum Cryptography)中的一项重要技术。在存在窃听者(Eve)存在的情况下，通信双方(Alice、Bob)在量子通信无条件安全性的理论基础上进行保密通信。1984年，Bennett 等人提出了第一个QKD协议——BB84协议。但由于实际系统与理论上存在着差异，使得实际系统存在着各种各样的漏洞，从而Eve通过这些漏洞能对通信过程进行攻击。为应对系统存在的各种问题，许多协议陆续被提出。而为了应对由测量设备所引起的攻击，2012年， Lo等人提出了测量设备无关(Measurement-Device-independent)的量子密钥分发协议，简称MDI-QKD协议。在MDI-QKD协议中，Alice和Bob只负责制备量子态，由第三方Charlie 对Alice与Bob制备的量子态进行测量，从而产生密钥，其中第三方是可以不可信的。

随着量子保密通信的持续发展，两方的量子密钥分发已不能满足现在的需求，多方量子密钥分发的诞生突破了单路通信的限制，使得量子保密通信真正实用化。多方量子密钥分发可用于多方量子通信，使多用户能同时拥有统一密钥以进行多方同时的保密通信。

GHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)态是1989年由Greenberger等人提出的一种多量子纠缠态，是现今运用在多方量子保密通信中的一种常用纠缠态。在基于偏振的GHZ未测量的情况下，状态未知，当用不同的测量基测量时会产生特有的偏振态。因此，其在Z 基下的多粒子纠缠形式可表示为

当其由三粒子组成时，其表达形式为

因为在测量后量子态会随机塌缩成一种形式，则在Z基下GHZ态有八种形式

2015年Fu等人对基于GHZ态的MDI-QKD协议进行了研究，主要应用于量子秘密共享(Quantum Secret Sharing，QSS)及量子保密会议(Quantum CryptographicConferencing， QCC)之中，但其主要是用GHZ态替代了Bell态进行投影测量，并没有真正意义上运用GHZ 态进行量子密钥分发。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的提供一种在线监测、实时分析、网络化和智能化单相智能表的现场在线监测设备。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的问题，提出了一种传输距离长、可多方密钥分发的基于GHZ纠缠态的三用户测量设备无关QKD系统。