[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

说明书

技术领域

本发明涉及量子安全通信领域。本发明设计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，同时解决量子对话的抗信息泄露和抗噪声干扰问题。

背景技术

众所周知，量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication，QSDC)[1-6]能够利用量子信号从一个发送者向一个接收者直接传送秘密信息。最近，特殊的注意力已经被集中在一种新颖的被称之为量子对话(Quantum Dialogue，QD)的QSDC。QD在2004年首次被Zhang等[7-8]和Nguyen[9]提出。不同于单向QSDC，在QD中，通信者同时扮演了发送者和接收者的角色。不容置疑的是，与单向QSDC相比，QD更接近于实际生活。直到现在，许多QD方法[7-19]已经被提出以至于QD发展迅速。

对于量子保密通信，通信安全性和实用性是它的两个主要焦点。QD也不例外。在QD的通信安全性上，Gao等[20-21]在2008年发现QD总是存在信息泄露问题。事实上，QD中信息泄露问题的产生可被归因于Tan和Cai[22]在2008年发现的经典相关现象。自从那时起，特殊的注意力已经被集中在解决QD的信息泄露问题。这样，几种方法已经被提出用于克服它，如Bell态的相关提取性[23]、两个Bell态之间纠缠交换后的测量相关性[24]、直接传送辅助量子态[25-28]和量子加密共享[29]。在QD的实用性上，噪声的影响应当被考虑，因为光纤双折射的波动导致光子不可避免地被干扰。通常，信道噪声被视为集体噪声。其原因在于：光子在一个比噪声变化还快的时间窗里传输，将受同样的噪声影响。[30-31]因为无消相干(Decoherence-Free，DF)态[30-40]几乎不受集体噪声影响，它们在对抗集体噪声上备受称誉。特别是，DF态也已经被引入到QD以使QD能够在集体噪声信道上工作。例如，在2013年，Yang和Hwang[39]利用两个两量子比特DF态的乘积态来构建两个抗集体噪声的无信息泄露QD方法。在2014年，Ye[40]利用两量子比特DF态提出两个抗集体噪声的无信息泄露QD方法。

本发明利用逻辑Bell态(即四量子比特DF态)提出一种抵抗集体退相位噪声的鲁棒QD方法。信息泄露问题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。Bell态测量而非四量子比特联合测量被用于解码。抵抗窃听者主动攻击(如截获-重发攻击、测量-重发攻击、纠缠-测量攻击和木马攻击)的有效性能够得到保证。

参考文献

[1]Long G L，Liu X S，Phys Rev A，65(2002)032302

[2]Bostrom K，Felbinger T，Phys Rev Lett，89(2002)187902

[3]Deng F G，Long G L，Liu X S，Phys Rev A，68(2003)042317

[4]Cai Q Y，Li B W，Phys Rev A，69(2004)054301

[5]Deng F G，Long G L，Phys Rev A，69(2004)052319

[6]Wang C，Deng F G，Long G L，Opt Commun，253(2005)15

[7]Zhang Z J，Man Z X，http：//arxiv.org/pdf/quant-ph/0403215.pdf(2004)

[8]Zhang Z J，Man Z X，http：//arxiv.org/pdf/quant-ph/0403217.pdf(2004)

[9]Nguyen B A，Phys Lett A，328(2004)6

[10]Man Z X，Zhang Z J，Li Y，Chin Phys Lett，22(2005)22

[11]Jin X R，Ji X，Zhang Y Q，Zhang S，et al.，Phys Lett A，354(2006)67

[12]Man Z X，Xia Y J，Chin Phys Lett，23(2006)1680

[13]Ji X，Zhang S，Chin Phys，15(2006)1418

[14]Man Z X，Xia Y J，Nguyen B A，J Phys B-At Mol Opt Phys，39(2006)3855