[发明专利]一种基于Bell态的量子秘密共享方法

摘要

本发明公开了一种基于Bell态的量子秘密共享方法，其特征是存在一个秘密分发者，以及n个参与者，秘密分发者把一个随机的秘密分发给n个参与者，其中每个参与者获得一个子秘密，当n个参与者把他们所有的子秘密堆积在一起时就能恢复出原始分享的秘密，而少于n个参与者则得不到任何有关分享的秘密的信息。本发明能有效地解决现有量子秘密分享过程中检测参与者欺诈及通道安全复杂且效率低等问题，同时能节约经典和量子资源，降低操作复杂性并保证更高的量子效率。

主权项

一种基于Bell态的量子秘密共享方法，其特征是包括：一个秘密分发者Alice，以及n个参与者P1,P2,...,Pi,...,Pn；Pi表示第i个参与者；1≤i≤n；所述量子秘密共享方法是按如下步骤进行：步骤一、所述秘密分发者Alice利用量子方法，将一个随机的2N比特的秘密KA分发给所述n个参与者P1,P2,...,Pi,...,Pn，任意第i个参与者Pi获取所述秘密KA的第i个子秘密Ki：步骤1.1、所述秘密分发者Alice制备N+m个EPR粒子对(h1,t1),(h2,t2)，…，(hr,tr)，…，(hN+m,tN+m)，其中，(hr,tr)表示第r个EPR粒子对，1≤r≤N+m；且第r个EPR粒子对(hr,tr)随机处于四个Bell态之一；所述秘密分发者Alice记录每个EPR粒子对的初始状态；步骤1.2、所述秘密分发者Alice将所述N+m个EPR粒子对(h1,t1),(h2,t2)，…，(hr,tr)，…，(hN+m,tN+m)分成两个粒子序列，包括：Sh＝{h1,h2,…,hr，…,hN+m}和St＝{t1,t2,…,tr，…,tN+m}；所述秘密分发者Alice将粒子序列Sh秘密保存，把另一个粒子序列St通过量子通道发送给任意第i个参与者Pi；步骤1.3、所述第i个参与者Pi对所接收到的粒子序列St中的每个粒子执行一个随机的单粒子酉操作，从而形成第i个参与者Pi的初始子秘密SKi，并得到变换后的粒子序列S′t；步骤1.4、所述第i个参与者Pi选取任意第j个参与者Pj并将变换后的粒子序列S′t通过量子通道发给所述第j个参与者Pj，i≠j；同时，所述第i个参与者Pi向所述秘密分发者Alice通过经典信道返回1比特的反馈信息，表明已获得相应的初始子秘密；步骤1.5、所述第j个参与者Pj接收到所述变换后的粒子序列S′t后，判断是否是第一次接收到粒子序列，若是，则执行步骤1.6；否则，随机执行步骤1.7或步骤1.8；步骤1.6、所述第j个参与者Pj对所接收到的粒子序列S′t中的每个粒子执行一个随机的单粒子酉操作；从而形成第j个参与者Pj的初始子秘密SKj，并得到再次变换后的粒子序列S″t；所述第j个参与者Pj选取任意第l个参与者Pl并将变换后的粒子序列S″t通过量子通道发给所述第l个参与者Pl，l≠j；同时，所述第j个参与者Pj向所述秘密分发者Alice通过经典信道返回1比特的反馈信息，表明已获得相应的初始子秘密；步骤1.7、所述第j个参与者Pj对所接收到的粒子序列S′t中的每个粒子执行一个随机的单粒子酉操作；从而形成第j个参与者Pj的中间子秘密SK′j，并得到再次变换后的粒子序列S″t；由所述初始子秘密SKj和中间子秘密SKj′进行异或运算，得到所述第j个参与者Pj的更新后的初始子秘密所述第j个参与者Pj选取任意第l个参与者Pl并将变换后的粒子序列S″t通过量子通道发给所述第l个参与者Pl，l≠j；步骤1.8、所述第j个参与者Pj选取任意第l个参与者Pl并将变换后的粒子序列S′t通过量子通道发给所述第l个参与者Pl，l≠j；步骤1.9、所述第l个参与者Pl根据步骤1.5执行，直至所述秘密分发者Alice收到所有的n个参与者P1,P2,...,Pi,...,Pn的1比特的反馈信息；步骤1.10、所述秘密分发者Alice广播经典信息，通知当前参与者将所拥有的粒子序列通过量子通道送回所述秘密分发者Alice；步骤1.11、所述秘密分发者Alice收到所述粒子序列后，从N+m个EPR粒子对中随机选出m个EPR粒子对，用于进行安全检测；若安全检测结果为安全，则执行步骤1.12；否则，停止量子秘密共享；步骤1.12：所述秘密分发者Alice对剩余的N个EPR粒子对进行Bell基测量，得到测量结果；并根据所述测量结果和所记录每个EPR粒子对的初始状态，得到所述2N比特的秘密KA；步骤1.13：根据用于安全检测的m个EPR粒子对的公开信息，所述第i个参与者Pi根据自身初始子秘密SKi或更新后的初始子秘密得到最终的第i个子秘密Ki；步骤二、所述n个参与者P1,P2,...,Pi,...,Pn利用式(1)合作恢复出所述2N比特的秘密KA：KA=K1⊕K2⊕...⊕Ki⊕...⊕Kn---(1).]]>