lice丢弃检测粒子，并对Sa中剩余的粒子根据ID进行测量。
[0035] 第6步：Alice没有收到5&序列中的光子，Bob会在Sb序列中丢弃相应光子，使S b序列中的光子与Sa序列中的光子保持一致。
[0036] 第7步：Alice根据ID的长度，对秘密消息进行分块并进行加密。
[0037] 第8步：接收方Bob对Sb序列中剩余的光子进行与Alice同样的测量，并进行解 I_L| 〇
[0038] 第9步：Bob储存秘密消息。
[0039] 第10步：Alice和Bob继续进行下一数据块的传输，直至所有秘密消息传输完成。
[0040] 图1中的OPP是原始乒乓协议的检测效率，GWPP是本发明提出的窃听检测方法的 检测效率。
[0041] 2.窃听检测安全性证明过程
[0042] 窃听检测安全性证明过程如图2,图3所示，其过程如下：
[0043] 第1步：由于窃听者Eve对整个系统添加一个附属态I X〉，故量子比特发生变化， 艮Pi<〉=I1-O。
[0044] 第2步：由于窃听Eve在发送方Alice对量子进行编码前，对整个系统实 施了 一个么正攻击操作麗，整个系统的状态发生改变，其中的检测粒子也发生改变，即 |m|2+|n|2= 1，参数 α，β，m，n 由 Eve 决定。
[0045] 第3步：发送方Alice对检测粒子进行测量，将按概率得到GHZ-W态，于是得出窃 听Eve的检测概率d关于α，β，m, η的表达式。
[0046] 第4步：发送方Alice计算检测粒子的外积，根据P ' = I Φ ' X Φ ' I，得到密度算 子 p ' = I α 121 〇, ε。。>〈〇, ε J + I β 121 1，ε 01>〈1，ε 01 卜 α β * I 〇, ε。。>〈1，ε 01 卜 α * β I 1，ε οι〉〈〇，ε 00 I。
[0047] 第 5 步：发送方 Alice 根据公式 把密度算子转化成密度矩阵的形式
[0048] P " = (P〇+P3) I α 121 〇，ε。。>〈〇，ε。。I + (p0+p3) I β 121 1，ε 01>〈1，ε 01
[0049] +(Po-P3) α β *1 〇，ε00>〈1，ε 011+ (ρ0-ρ3) α *β I 1，ε 01>〈〇，ε 001
[0050] +(Ρ1+Ρ2) Iα I 11，ε 〇ι〉〈ι，ε 〇il + (Pi+P2) I β I Ι〇，ε。。〉〈〇，ε 〇〇Ι
[0051] +(P1-P2) α β *| 1，ε 01>〈〇，ε 001+ (P1-P2) α *β I 〇，ε 00>〈1，ε 011
[0052] 第6步：发送方Alice求出该密度矩阵的特征值
[0055] 第7步：结合信息熵理论进行分析，发送方Alice求得Eve可以从Sa，序列里获取 的最大信息量I，当p。= P : = P 2= P 3时，
[0056] 第8步：发送方Alice联立第三步和第七步得到检测概率d和最大信息量I两个 函数，得出窃听Eve可获取的最大信息量I与Eve被检测出来的检测概率d的对应的函数 关系。
[0057] 通过图1可以总结得出，本发明提出的窃听检测方法的检测效率比原始乒乓协议 的检测效率要高出31%。
[0058] 图2,图3为本发明提出的安全性检测方法的安全性分析图。其中s为窃听者成 功获取I比特信息的概率。在以下分析过程中，c为控制模式的概率，1-c为消息模式的概 率，因此，如果Eve想要窃取一个信息传输过程而不被发现的可能性为
[0060] 则成功窃取I = nl (d)比特信息的概率为s (I, c, d) = s (c, d)I/I(d)。因此，
[0062] 当I -00时，s - 0,也就是说该协议是渐进安全的。例如，选取c = 0. 5,取不同 的d时，这里变量a有两个值，取不同a值时，可得图2和图3。
[0063] 参考文献
[0064] [1]DENG F GjLONG G LjLIU X S. Two-step Quantum direct Communication Protocol Using the Einstein-PodoIsky-Rosen Pair Block[J] · Physical Review A，2003, 68:042317.
【主权项】
1. 一种基于扩展的GHZ-W态和量子一次一密的确定安全量子通信与身份认证协议，在 通信的传输粒子序列中插入扩展的GHZ-W态的检测粒子，插入位置由通信双方身份字符串 ID编码，通过由ID确定的基对处于GHZ-W态检测粒子的测量来分析检测通信过程的安全 性，其特征是：检测粒子的插入位置由合法通信者的身份字符串ID控制，秘密消息采用分 块传输方式，ID可重用，并且分析检测安全性时选取的测量基也由ID确定。2. 根据权利要求1所述的基于GHZ-W态的确定安全量子通信窃听检测方法，其特征是 处于GHZ-W态的检测粒子由通信双方身份字符串ID编码，插入到传输粒子序列中，接收方 Bob给发送方Alice发送的粒子序列中插入检测粒子的位置由ID确定，发送方Alice给接 收方Bob发送编码后的粒子序列采用分块传输，接收方Bob分析检测安全性时选取的测量 基也由ID确定。
【专利摘要】基于扩展GHZ-W态和量子一次一密的确定安全量子通信与身份认证协议。在量子安全通信领域，已有通信协议的安全性检测效率并不是很高。为了提高量子安全通信中的窃听检测效率，本发明将处于扩展GHZ-W态的粒子作为检测粒子根据身份字符串ID插入到量子安全通信的粒子流中进行窃听检测。秘密消息采用分块传输方式。接收方在收到粒子序列后，提取出相应的检测粒子，进行相应的状态测量，查看它们是否还处于原来的状态，并进行安全性分析。通过定量地分析窃听者窃听后被检测到的概率与窃听到的信息量之间的关系，证明了本发明中所采用的窃听检测方法的优越性。通过安全性分析，该方法的窃听检测效率能达到81％，能更好地满足量子安全通信高安全性的要求。
【IPC分类】H04L9/08
【公开号】CN105227303
【申请号】CN201510756323
【发明人】王涛, 李娜, 李剑
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月9日