[发明专利]基于量子图态的密钥分配方法

权利要求书

1.一种基于量子图态的密钥分配方法，其特征在于，包括合法通信用户A、合法通信用户B、可信赖中心，三者之间通过量子信道相互连接；所述可信赖中心通过相关量子稳定子操作使合法通信用户A、合法通信用户B获得共享会话密钥；所述可信赖中心，用于合法通信用户申请并获取注册密钥，辅助合法通信用户得到共享会话密钥；

然后按照以下步骤进行：

步骤1：可信赖中心利用哈希函数产生一个会话密钥K＝{k_i:i∈{1,2,K,n}}，并产生K的两个副本，其中k_i∈{0,1}；

步骤2：可信赖中心在二维希尔伯特空间制备由3个量子比特组成的纯图态并将图态的三个顶点可信赖中心、合法通信用户A、合法通信用户B的标签(0,l₁₂)(0,l₂₂)和(0,l₃₂)分别编码为(0,k_i),(0,I_aⁱ),(0,I_bⁱ)，

其中，I_a＝{I_aⁱ:i∈{1,2,K,n}}、I_b＝{I_bⁱ:i∈{1,2,K,n}}分别为合法通信用户A、合法通信用户B的身份信息，I_aⁱ∈{0,1}，I_bⁱ∈{0,1}，编码图态的过程由公式表示，其中为编码图态，的展开式为是指：当l_i2＝0时对第i个顶点进行I操作，当l_i2＝1时对第i个顶点进行Z操作，为克罗内克积，i∈{1,2,3}，I，Z分别为Pauli矩阵

步骤3：可信赖中心两次分别利用量子图态的稳定子和操作在编码图态上将信息k_i发送给合法通信用户A和合法通信用户B，记合法通信用户A和合法通信用户B收到的信息分别为k_i^a和k_i^b，k_i＝k_i^a＝k_i^b，具体由公式和表示,其中和I，X，Z分别为Pauli矩阵δ₀,δ_X,δ_Z，l₁₂＝0时，当l₁₂＝1时，

步骤4：合法通信用户A将其标签(0,l₂₂)编码为并利用图态稳定子作用在该编码态上，则合法通信用户B的标签变成且可信赖中心的标签为其中为异或符号；将身份信息I_a和k_i^a传递给可信赖中心；

步骤5：可信赖中心在知道信息和k_i的情况下，将图态的三个顶点可信赖中心、合法通信用户A、合法通信用户B的标签(0,l₁₂)(0,l₂₂)和(0,l₃₂)分别编码为(0,I_aⁱ),(0,0),可信赖中心利用图态稳定子作用在该编码态上，则合法通信用户B的标签为其中将合法通信用户A传送来的信息k_i^a传递给合法通信用户B；

步骤6：合法通信用户B验证步骤3中得到的可信赖中心发送来的k_i^b信息和步骤5中合法通信用户B的标签为中k_i^a是否一致，并使i+1，返回到步骤2；

步骤7：合法通信用户B计算出错率，根据出错率判定是否存在攻击，记η₀为出错率阈值，若出错率η≤η₀，由k_i组成的二进制序列为共享会话密钥，否则终止协议。

2.根据权利要求1所述的基于量子图态的密钥分配方法，其特征在于，所述步骤2中图态的制备和编码过程步骤为：

S1.准备好由|000组成量子比特串；

S2.把每个量子比特都进行Hadamard变换，变成|+态；

S3.对于纯图态的图中相邻的两顶点所对应的量子比特进行控制Z门的操作，即CZ|εε'＝(-1)^εε'|εε'，其中ε,ε'∈{0,1}，为二维希尔伯特空间，

S4.利用公式对图态进行编码操作，令公式中的i＝1，2和3。