[发明专利]基于EPR对和单光子的确定性安全量子通信方法及装置

权利要求书

1.一种基于EPR对和单光子的确定性安全量子通信方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：制备n个有序的EPR对，并按序从每个EPR对中选取出第一个粒子形成一个粒子序列S_H，并按序从每个EPR对中取出剩余的粒子形成序列S_T；其中，所述n个EPR对均为同一贝尔基态；

步骤2：按照消息M_N的内容，在序列S_H中相应的粒子上执行对应的局域幺正操作，使得所述n个EPR对转化成相应的贝尔基态，并根据步骤1中序列S_H和序列S_T的选取规则，从转换后的n个EPR对中选取序列S_H′和S_T′；其中，N=2n。

步骤3：制备n个处于水平极化态的单光子，并按序形成序列S_B，然后以序列S_H′中的粒子作为控制量子比特位，序列S_B中相应顺序的粒子作为目标量子比特位，执行控制非门CNOT的操作，使序列S_B转换成序列S_B′；

步骤4：向序列S_B′中随机插入l₁个诱骗态光子，得到序列S_B^*，并将S_B^*经由第一量子信道发送给接收端；并根据接收端对所述l₁个诱骗态光子的测量结果判断所述第一量子信道上是否存在窃听；若不存在窃听，则进入步骤5，否则返回步骤1；其中，l₁<<N；

步骤5：向序列S_T′中随机插入l₂个诱骗态光子，得到序列S_T^*，并将序列S_T^*经由第二量子信道发送给接收端；并根据接收端对所述l₂个诱骗态光子的测量结果判断所述第二量子信道上是否存在窃听；若不存在窃听，则进入步骤6，否则返回步骤1；其中，l₂<<N；

步骤6：对序列S_H′执行X-基测量，并根据测量结果将相应的辅助信息经授权的经典信道发送给接收端。

2.根据权利要求1所述的确定性安全量子通信方法，其特征在于，接收端根据接收到的序列S_B^*和S_T^*，对序列S_T′以及序列S_B′进行恢复并进行贝尔基联合测量，并基于接收到的辅助信息，从贝尔基联合测量结果中得到消息M_N。

3.根据权利要求1所述的确定性安全量子通信方法，其特征在于，所述同一贝尔基态是四种贝尔基态中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的确定性安全量子通信方法，其特征在于，所述步骤2还包括：将序列S_T′存储在第一量子态存储器QS1中；将序列S_H′寄存在第二量子态存储器QS2中。

5.根据权利要求1所述的确定性安全量子通信方法，其特征在于，所述根据接收端对所述l₁个诱骗态光子的测量结果判断所述第一量子信道上是否存在窃听，包括：当接收端接收到序列S_B^*后，发送端将所述l₁个诱骗态光子在序列S_B^*中的位置信息和应使用的相应的测量基信息发送给接收端，根据接收端返回的对诱骗态光子的测量结果，判断所述第一量子信道上是否存在窃听：如果测量结果的错误率超过了预定的门限值τ，则存在窃听；如果没有超过，则不存在窃听，第一量子信道是安全的。