[发明专利]一种非对称信道下的量子秘密共享方法及系统

说明书

本发明提出一种非对称信道下的量子秘密共享方法及系统，本发明一方面通过改进编码方式，使得系统在实验装置简化的同时，减少了光子损耗。另一方面，本发明基于多个发送方与可信探测方距离分别不同的问题，即多个发送方到探测方信道传输率不同的情况，提出了非对称信道的建模方法，给出计算系统总错误率的新方案。相比对称信道方案，本发明更具有实用性，获得了更高的安全码率和更远的传输距离。

技术领域

本发明涉及量子通信领域，具体涉及一种非对称信道下的量子秘密共享方法及系统

背景技术

密码是通信双方按照约定的法则进行信息传输的一种重要保密手段。现代意义上的密码学技术主要是以计算的复杂度来保证密码通信系统的安全性。但是，这种基于计算复杂度的现代密码算法不能从理论上提供密码系统的无条件安全性。这主要是因为计算复杂度受制于计算机的计算速度、运算能力、网络构建和通信技术，这些技术的进步将导致相应的密码算法安全性受到挑战。

作为经典密码学和量子力学相结合而形成的新兴交叉学科，量子密码学的安全性基于量子理论而不是计算复杂度。目前，量子密码学的研究主要集中在量子密钥分发(Quantum key distribution,QKD)、量子秘密共享(Quantum secret sharing,QSS)以及量子安全直接通信(Quantum secure direct communication,QSDC)三个领域。其中，秘密共享是密码学的一个重要分支，它主要的任务是将一条秘密的信息分割，并把分割后得到的子秘密分发给多个合法用户，这些用户可以通过将他们的子秘密组合从而恢复出原始秘密。任何单个用户或未授权的用户都无法恢复原始秘密，而量子秘密共享主要是解决如何通过建立量子信息通道来传递信息，并保证所传递信息的绝对安全性和高效性。

Hillery、Buzek和Berthiaume于1999年提出的三纠缠态(GHZ)理论首次给出了量子秘密共享(QSS)的概念，第一次从理论上克服了传统秘密共享中经典信息通道的缺陷，从而掀起了QSS研究的热潮。但其成码率低，且所制备的GHZ态存在难以实用化的问题。

为解决上述问题，申请号为202010957892.X的专利公开了一种基于差分相移的量子秘密共享方法，该方法中使用了容易制备的平均光子数小于1的弱相干光，且将码率从80km提升到了600km。

但是，此方案要求传输信道对称且双方发送光强强度一致，传输信道对称意味着信道传输率相同。探测器效率一样的前提下，信道传输率在是和发送方到探测方的距离相关的。即此方案要求多个发送方到探测方的距离要求一致，这种情况下发送方与探测方进行的是对称通信，难以应用到多个发送方与可信探测方距离分别不同的实际生活中，实用效果不佳。

发明内容

发明目的：基于专利202010957892.X中量子秘密共享方案的缺陷，本发明提供了一种一种非对称信道下的量子秘密共享方法及系统，不仅减少了光子损耗，还考虑到了真实情景中多个发送方与可信探测方距离分别不同的问题，且实验装置简单，操作简便。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

一种非对称信道下的量子秘密共享方法，实施在参与秘密共享的任意两个发送端和接收端之间，包括以下步骤：

(1)发送端一和发送端二分别以光强μ_a、μ_b制备出周期为2T、平均光子数小于1的弱相干光脉冲信号，并分别随机地以50％的可能性对制备出的光脉冲信号进行0/π的相位编码，得到信号光，记发送端一制备出信号光为A，发送端二制备出的信号光为B；

(2)发送端一和发送端二通过不安全的量子信道将制备出的信号光发送给接收端，信号光B到达接收端的时间相较信号光A滞后半个周期T；