[发明专利]一种高效量子秘密信息互换方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种高效量子秘密信息互换方法，其特征在于，所述高效量子秘密信息互换方法包括以下步骤：

步骤一，TP制备充足的处于的GHZ态粒子对；TP将下标为1(2，3)的粒子提取出来按顺序形成量子序列S1(S2，S3)；TP在S1(S2，S3)中随机位置随机插入诱惑粒子做窃听检测；TP通过量子信道分别将S1发送给Alice，将S2发送给Bob，将S3发送给Charlie；

步骤二，Alice，Bob和Charlie分别收到S1，S2和S3之后通知TP，TP公布诱惑粒子位置及其测量基；Alice，Bob和Charlie进行第一次窃听检测，检测后发现不存在外部窃听行为，协议进行到下一步；反之，协议终止；

步骤三，Alice丢弃窃听粒子，然后将自己发表的内容通过相应的Pauli矩阵对S1中的每一位粒子进行操作，形成新的量子序列S1’，S₁'＝σ_iS₁，i＝00，01，10，11；然后按顺序公布自己所使用的Pauli操作；

步骤四，根据Alice公布的Pauli操作，Bob和Charlie获得Alice的内容；根据此内容，Bob进行与Alice类似的操作，将自己的意见加载到S2得到S2’，Charlie得到S3’；

步骤五，Alice，Bob和Charlie分别在S1’，S2’和S3’中插入诱惑粒子，发送给TP；TP收到S1’，S2’和S3’之后，Alice，Bob和Charlie分别公布诱惑粒子位置及其测量基，TP进行第二次窃听检测；发现无窃听，协议进行到下一步；反之，终止协议；

步骤六，TP丢弃窃听粒子后，将S1’，S2’和S3’中相同位置的三个粒子提取出来做联合测量，在将所有粒子测量之后，按顺序公布测量结果序列；

步骤七，根据联合测量结果和Alice公布的Pauli矩阵，Bob能推测出Charlie选用的Pauli矩阵，进而推测出Charlie的秘密信息Y’；Charlie推测出Bob的秘密信息X’；

步骤八，Bob将X与Y’做按位异或运算，得到结果Z1然后将Z1输入Hash函数得到W1，公布W1；同样的，Charlie将Y与X’做按位异或运算，得到结果Z2然后将Z2输入相同Hash函数得到W2，公布W2；

步骤九，若W1＝W2，则Bob和Charlie实现了秘密信息交换，而Alice无法获得Bob或者Charlie的秘密信息；反之，TP公布的联合测量结果有误；

步骤一中，所述GHZ态粒子对包括：

四个Pauli矩阵的描述为：

通过对四个Pauli矩阵进行|0,|1运算，得到：

σ₀₀|0＝|0,σ₀₀|1＝|1,σ₀₁|0＝|1,σ₀₁|1＝|0；

σ₁₀|0＝|0,σ₁₀|1＝-|1,σ₁₁|0＝|1,σ₁₁|1＝-|0；

步骤九后还需从正确性、编码效率、安全性三方面进行分析，安全性分析还包括对TP的分析、假信号攻击、截获/重发攻击、纠缠攻击的分析。

2.如权利要求1所述的高效量子秘密信息互换方法，其特征在于，步骤十中，所述正确性分析方法包括：

(1)TP制备好三粒子GHZ态φ₀后分发给三个用户，若Alice想发表00的信息，他需要对自己手上的粒子进行σ₀₀操作；

(2)将新粒子返还给TP，并公布自己所使用的操作；针对Alice发表的信息，Bob和Charlie可以交换各自的看法，具体操作包括，Bob对自己手上的粒子进行σ₀₁操作，Charlie对自己手上的粒子进行σ₁₀操作；

(3)将新粒子返还给TP；TP接收到三个新粒子之后进行联合测量，得到测量结果φ₆，并公布φ₆；Bob和Charlie根据Alice公布的σ₀₀，TP所公布的φ₆，各自推断出对方的Pauli操作，得到对方的信息。