[发明专利]一种基于GHZ态的可认证半量子秘密共享方法及系统

说明书

本发明属于信息安全技术领域，公开了一种基于GHZ态的可认证半量子秘密共享方法及系统，强量子方将n比特的消息m秘密共享给第一半量子方和第二半量子方，当第一半量子方和第二半量子方都知道其余两方的编码结果后，得到秘密消息m；利用绝对安全的量子密钥分发技术，强量子方与第一半量子方共享密钥key_ab1和key_ab2；强量子方与第二半量子方共享密钥key_ac1和key_ac2；第二半量子方与第一半量子方共享密钥key_bc。本发在共享秘密的过程中同时完成了对用户身份的双向认证，安全性分析表明本协议能抵御内部攻击和外部攻击等不同攻击策略，且用户间共享的密钥能多次使用；而且本发明具有较好的粒子使用效率，有助于节约量子资源并高效的完成三方秘密共享。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，尤其涉及一种基于GHZ态的可认证半量子秘密共享方法及系统。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

现代信息社会中，基于复杂数学计算的经典密码体系为各种应用场景提供了安全保障。随着量子技术的快速发展，量子计算机的出现将会使现有的加密体系变得不堪一击。量子密码学基于量子力学的不确定性原理、量子测不准原理等物理特性，构建了无条件安全的密码体系。1984年，Bennett和Brassard 提出了第一个量子密钥分发协议，随后出现了量子秘密共享(quantum secret sharing,QSS)、量子隐形传态(quantum teleportation,QT)、量子安全直接通信(quantum secure direct communication,QSDC)等应用协议。

2003年，Cao等人提出了第一个基于量子隐形传态原理的量子秘密共享协议：Alice将消息编码在一个单粒子中，其中|α|²+|β|²＝1。Alice与Bob 共享一对二粒子纠缠态其中|α|²+|β|²+|γ|²+|λ|²＝1。Alice 将粒子与粒子执行联合测量，并将测量结果告知Bob，Bob对粒子执行对应的酉操作就能恢复出粒子的原始状态。从而完成消息的秘密共享。由于三粒子GHZ态系统既可以完成三方秘密共享，又可以搭建稳定的量子信道，且在实验中较为容易制备，因此GHZ态粒子是理想的(3,3)秘密共享协议的粒子载体。然而，上述协议都要求参与方拥有成本昂贵的全部量子操纵能力，这无疑不利于量子通信网络的发展。2007年，Boyer等人提出了半量子思想：普通用户只需完成投影测量(Z基测量)和经典操作，量子态制备分发等复杂操作交由作为服务方的量子厂商完成。因此半量子技术具有极强的现实应用价值。

综上所述，现有技术存在的问题是：

协议的粒子使用效率较低，导致协议的实用价值不足。

协议的抗信道干扰能力较弱。容易导致量子资源在协议使用过程中退化，甚至塌缩。

现有的量子秘密共享协议，大都需要协议参与人具有全部的量子操作能力，但在现实的通信网络中普通用户无法承受昂贵的成本。

现有的量子秘密共享协议大都使用六粒子簇态作为量子信道，六粒子态在制备和保存上都存在严重的技术缺陷。

现有的量子秘密共享协议安全系数不高，不能抵御截获重发攻击等攻击策略，使得协议。

现有的技术方案都没有考虑身份认证问题。

解决上述技术问题的难度：

如何使用现有技术架构，实现高效实用的量子秘密共享协议。如何抵御量子信道中存在的噪音干扰。

三粒子以上的量子态制备与分发，贝尔测量等较为复杂的操作必不可少。如何想办法让普通用户避开这些过程产生的成本开销问题。如何在只知道量子本身的测量塌缩的联系和酉操作能力下，在量子通信网络中完成秘密共享协议。