[发明专利]一种基于量子行走的量子秘密共享方法及共享系统

说明书

本发明属于量子信息共享技术领域，公开了一种基于量子行走的量子秘密共享方法及共享系统，秘密分发者根据规则将需要分享的秘密信息编码为量子态，并将编码粒子拆分为两部分；通过量子行走系统将两条加密信息分别隐形传态给第一参与者和第二参与者；第一参与者和第二参与者通过合作解密秘密分发者的秘密信息。本发明将量子行走系统的特性用于未知粒子的隐形传态，粒子间自发产生纠缠，免除了在粒子准备阶段制备纠缠态粒子以完成粒子隐形传态。本发明将基于量子行走的隐形传态方法结合编码规则，完成了一种基于量子行走的量子秘密共享方法。

技术领域

本发明属于量子信息共享技术领域，尤其涉及一种基于量子行走的量子秘密共享方法及共享系统。

背景技术

目前，最接近的现有技术：自Bennett等人提出BB84协议以来，量子密钥分配(QKD)和量子通信(QC)已成为量子密码学的重要话题，多种QKD协议和QC协议被提出。QKD和QC的发展促进了量子秘密共享(QSS)的研究，使得QSS也成为量子密码学的一个重要分支。假设秘密分发者Alice希望共享一秘密信息给参与者Bob以及Charlie，当仅Bob和Charlie通过互相诚实合作才能获得Alice的完整秘密信息，任何人无法单独通过子信息或不诚实操作获取Alice的完整秘密信息。QSS是经典秘密共享和量子理论的结合，它使得秘密信息(经典信息或量子编码信息)通过量子操作分发、传输和恢复。QSS的安全性基于量子力学的基本原理，这使得QSS比传统的秘密共享更安全。

最早的QSS方案由Hillery等人在1999年提出，他们采用Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)纠缠态完成了秘密共享。此后，越来越多的基于Bell纠缠态或多粒子纠缠态的QSS方案被提出。然而，利用Bell态或多粒子纠缠态的纠缠特性来完成粒子隐形传态，实现秘密共享方案，纠缠态的制备需要消耗较多资源，且在现有技术下不易制备和测量，这些技术障碍使得此类QSS方案的实用性大大降低。对此，郭国平、郭光灿在2003年提出一种无纠缠的QSS方案，通过基于密钥的秘密共享完成经典信息的秘密共享，此后，闫凤利等人在2005年提出一种无纠缠的多方和多方之间的QSS方案，但随后有文献指出该方案在粒子传输上存在安全隐患，造成秘密信息泄露，并给出了相应改进措施。此类QSS方案虽然没有采用纠缠态粒子的纠缠特性完成秘密共享，但很难保证粒子传输的安全性。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)以往的量子秘密共享方案在粒子态准备阶段存在制备技术障碍问题，现有协议多利用Bell态、GHZ态或多粒子纠缠态的纠缠特性来实现量子秘密共享方案，然而纠缠态的制备需要消耗较多资源，且在现有技术下不易制备和测量，这种技术成本和量子资源的限制严重阻碍了此类量子秘密共享实现商业化和大众化。

(2)现有的基于单粒子的量子秘密共享方案抛弃了纠缠粒子的使用，却难以做到粒子的隐形传态，此类协议难以保证粒子传输的安全性。

解决上述技术问题的难度：

(1)目前，Bell态粒子、GHZ态粒子或多粒子纠缠态的制备和存储都是很大的挑战，较单粒子态的制备需高昂的设备和更多的资源，利用Bell态粒子、GHZ态粒子或多粒子纠缠态来实现量子隐形传态在现有条件下难以实现商业化和大众化。

(2)基于Bell态粒子、GHZ态粒子或多粒子纠缠态的量子秘密共享方法在整体设计上利用纠缠粒子的测量塌缩性来完成量子秘密共享，而Bell态粒子、GHZ态粒子以及多粒子纠缠态在现有技术下不易制备和测量，这些技术障碍使得依赖于Bell态粒子、GHZ态粒子或多粒子纠缠态的量子秘密方案在商业化和大众化上显得不切实际。

(3)面对内部攻击以及外部纠缠攻击，多通过系统整体设计来抵抗攻击，通过理论分析评估系统对各类攻击的抵御能力。

解决上述技术问题的意义：