基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法与流程

技术特征：
1.一种基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特征在于：所述量子安全直接通信方法主要包括：步骤1：用户1和用户2分别制备若干的量子态为|φ

＞的epr光子对，用户3制备两组量子态为|φ

＞的epr光子对(s5，s6)和(s7，s8)；用户1的epr光子对序列称为s1和s2，用户2的epr光子对序列称为s3和s4；用户1和用户2分别在s2和s4序列中随机地插入若干在x基或z基下随机制备的单光子作为安全性检测光子，用户3在s6和s7序列中也随机地插入若干的安全性检测光子；步骤2：用户1和用户2将s2和s3序列的光子发送给第四方测量端；同时，用户3将s5，s6，s7序列的光子也发送给第四方测量端；步骤3：第四方测量端对s2和s3序列的光子进行贝尔态测量(bsm)，同时，第四方测量端对s6和s7序列的光子进行bsm，并公布测量结果；若bsm的两个光子均为安全性光子，则bsm的测量结果被用于安全性检测；若安全性检测的误码率高于设定的阈值，则取消此次通信，若安全性检测的误码率低于设定的阈值，则继续进行此次通信；步骤4：若bsm的两个光子均来自epr光子对，则将bsm的结果用于构建纠缠信道；根据bsm的结果，用户1与用户2之间建立纠缠信道，用户3与第四方测量方也建立纠缠信道；步骤5：根据所要传递的信息，用户1与用户3分别对手上纠缠态的剩余单光子进行编码；用户1有不变操作(i)和比特翻转操作(σ
x
)，分别代表经典信息0和1；用户3有不变操作(i)和相位翻转操作(σ
z
)，分别代表经典信息0和1；同时，s2对手中的s4序列的光子进行随机操作(i或σ
x
或σ
z
操作)；在s1和s5序列中，用户1和用户3随机选定一部分光子作为安全性检测光子，并对其进行随机编码；步骤6：编码完成后，用户2将s4序列的光子发送给第四方测量端进行bsm并公布测量结果，以建立用户1与用户3之间的纠缠信道；步骤7：用户1和用户3分别将s1和s5序列的光子发送给第四方测量端进行bsm并公布测量结果；用户1和3公布安全性检测光子的位置；若bsm的两个光子均来源于安全性检测光子对，则用户1、用户2以及用户3公布施加操作并结合bsm结果进行安全性检测；若安全性检测通过，则用户2根据上述四次bsm的测量结果得到用户1与用户3所要传递的信息。2.根据权利要求1所述的基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特征在于，步骤1具体为：所述用户1、用户2以及用户3初始制备的纠缠态均为|φ

＞，且均是以下4个正交的贝尔态中的一种，形式如下：以下4个正交的贝尔态中的一种，形式如下：在x基和z基下随机制备的单光子包括下面四种量子态：3.根据权利要求1所述的基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特
征在于，步骤2和步骤3具体为：若进行bsm的两个光子都是相同制备基的安全性检测单光子，则测量结果用于安全性检测，具体过程为：子，则测量结果用于安全性检测，具体过程为：子，则测量结果用于安全性检测，具体过程为：子，则测量结果用于安全性检测，具体过程为：所述用户1、用户2以及用户3均公开所插入的单光子的基与位置，测量结束后，测量方对测量结果进行公开；所述用户1、用户2以及用户3根据bsm的结果计算误码率，若误码率高于设定的阈值，则说明光子传输不安全，则取消通信；若误码率低于设定的阈值，则说明光子传输过程安全，继续通信。4.根据权利要求1所述的基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特征在于，步骤4具体为：所述用户1和所述用户2分别将s2和s3序列的光子发给第四方测量端测量后，系统的量子态为：所述用户3将s6、s7、s8序列的光子发送给第四方测量端进行bsm后，系统的量子态为：根据bsm结果，所述用户1和所述用户2建立纠缠信道，所述用户3和所述第四方测量端建立纠缠信道。5.根据权利要求1所述的基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特征在于，步骤5具体为：用户1和用户3分别根据需要传递的信息对手中s1,s5序列的光子进行编码，在编码过程中，用户1可施加i操作(编码0)和σ
x
操作(编码1)，i代表不变操作，具体为i＝|0＞＜0| |1＞＜1|,σ
x
为比特翻转操作，具体为σ
x
＝|0＞＜1| |1＞＜0|.用户3可施加i操作(编码0)和σ
z
操作(编码1)，σ
z
为相位翻转操作，具体为σ
z
＝|0＞＜0|-|1＞＜1|.用户2对手中s4序列的光子随机进行i操作或σ
x
操作或σ
z
操作。6.根据权利要求1所述的基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特征在于，步骤6具体为：所述用户2将s4光子序列的光子发送给所述第四方测量端，并与所述s8序列的光子进行bsm，以使所述s1序列和所述s5序列的光子建立纠缠信道。7.根据权利要求1所述的基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，其特征在于，步骤7具体为：所述用户1和用户3将编码后的s1、s5序列的光子发送给所述第四方测量端进行bsm，第四方测量端公布bsm结果；若所述s1和s5序列中进行bsm的光子都是安全性检测光子，所述用户1、用户2以及用户3均公布操作信息进行安全性检测；若检测通过，所述用户2根据所述的四次bsm的测量结果以及自身的随机操作，推导出所述用户1和所述3的
编码结果，以得到所述用户1和所述用户3传递的秘密信息。

技术总结
本发明提供了一种基于纠缠的测量设备无关三方量子安全直接通信方法，用户1，用户2分别制备一组确定的纠缠态以用于纠缠交换建立纠缠信道。同理，用户3制备2组确定的纠缠态，将其中一组的两个光子和另一组的一个光子发送给第四方测量端进行贝尔态测量，以此同第四方测量端建立纠缠信道。用户1、用户2以及用户3对手中的光子进行随机编码。用户2将手中的光子发给第四方测量端与其手中的光子进行贝尔态测量并公布结果。随后，用户1和用户3将手中的剩余光子发送给第四方测量端进行贝尔态测量，并公布结果。用户2可根据贝尔态测量的结果，推导出用户1和用户3的编码操作，从而读出用户1和用户3传递的秘密信息。和用户3传递的秘密信息。和用户3传递的秘密信息。


技术研发人员：盛宇波 施建弘 周澜 钟伟
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/22