[发明专利]基于一个共享辅助逻辑Bell态的抗集体退相位噪声鲁棒量子对话方法

权利要求书

1.一种基于一个共享辅助逻辑Bell态的抗集体退相位噪声鲁棒量子对话方法，利用每个由四物理量子比特构成的四个逻辑Bell态对抗集体退相位噪声；通过从一个通信方向另一个通信方直接两步传送辅助逻辑Bell态来克服信息泄露问题；利用Bell态测量而非四量子比特联合测量进行解码；对窃听者的主动攻击，如截获-重发攻击、测量-重发攻击、纠缠-测量攻击和木马攻击，具有良好的安全性；共包括以下五个过程：

S1)Alice对传输量子态的制备和对第一次窃听检测的准备：Alice产生一个由2N个逻辑Bell态组成的传输量子态序列，即S＝{(A₁，B₁)，(A₂，B₂)，…，(A_t，B_t)，…(A_2N，B_2N)}，其中A_t和B_t(t＝1，2，…，2N)分别为第t个逻辑Bell态的第1和第2个逻辑量子比特；而且，Alice事先使每两个相邻的逻辑Bell态(A_2n-1，B_2n-1)和(A_2n，B_2n)(n＝1，2，…，N)处于相同的随机处于四个量子态之一的量子态；Alice从每个逻辑Bell态挑选出第1个逻辑量子比特来组成一个新的序列S_A＝{A₁，A₂，…，A_2N-1，A_2N}，剩余的逻辑量子比特构成另一个新的序列S_B＝{B₁，B₂，…，B_2N-1，B_2N}；为了窃听检测，Alice制备足够的随机处于四个量子态{|0_dp>，|1_dp>，|+_dp>，|-_dp>}之一的诱骗逻辑量子比特；然后，Alice将它们与S_B随机地混合来构成一个新序列S′_B；最后，Alice将S′_B发送给Bob，并将S_A保留在自己手中；

S2)第一次窃听检测：在Alice确认Bob成功收到后，他们开始公开讨论；Alice向Bob公开那些诱骗逻辑量子比特的位置和制备基；然后，Bob用Alice告诉的基测量那些诱骗逻辑量子比特，并向Alice宣布他的测量结果；Alice 能容易地通过比较那些诱骗逻辑量子比特的初态和Bob对它们的测量结果估计出错误率；如果错误率不合理地高，通信被放弃，否则，通信被继续；

S3)Alice的编码和对第二次窃听检测的准备：根据她的第n个两比特秘密信息(i_n，j_n)，Alice对逻辑量子比特A_2n-1施加复合酉操作进行编码，其中i_n，j_n∈{0，1}，n∈{1，2，…，N}；相应地，S_A被转变为 为了窃听检测，Alice制备足够的随机处于四个量子态{|0_dp>，|1_dp>，|+_dp>，|-_dp>}之一的诱骗逻辑量子比特，并将它们与S′_A随机混合来构成一个新序列S″_A；然后，Alice将S″_A传送给Bob；

S4)第二次窃听检测：在Alice确认Bob成功收到后，他们执行与第一次窃听检测一样的公开讨论；

S5)Bob的编码和他们的解码：Bob分别丢弃S′_B和S″_A中所有的诱骗逻辑量子比特；这样，S′_B和S″_A被分别改变为S_B和S′_A；然后，根据他的第n个两比特秘密信息(k_n，l_n)，Bob对S′_A中的逻辑量子比特施加复合酉操作 进行编码，其中k_n，l_n∈{0，1}，n∈{1，2，…，N}；相应地，S′_A被转变为 在手上拥有两个序列S_B和S″′_A后，Bob按顺序从每个序列挑选出一个逻辑量子比特，并将两个相邻的逻辑Bell态保存为一组；也就是说，第n组为 对于第n组的每个逻辑Bell态，Bob对第一和第三个量子比特、第二和第四个量子比特施加两个Bell态测量；然后，Bob公开他对第一个逻辑Bell态的测量结果；根据Bob的公布和她的复合酉操作Alice能够解码出Bob的两比特秘密信息，既然她自己制备 (A_2n-1，B_2n-1)；类似地，Bob能读出Alice的两比特秘密信息，因为他从对(A_2n，B_2n)的测量知道(A_2n-1，B_2n-1)的初态。