一种基于纠缠粒子自动补偿的量子密码锁系统的制作方法

本发明公开了一种基于纠缠粒子自动补偿的量子密码锁系统，属于物联网智能家居领域。

背景技术：

对于传统的按键密码锁，一旦密码被他人窃取，他人就能够使用获得的密码打开密码锁，造成家庭安全隐患，安全系数较低。指纹密码锁能够有效解决这一问题，因为指纹特征的唯一性，通过指纹验证开锁，安全系数较高。然而使用指纹密码锁，一旦手指脱皮可能会导致指纹密码锁无法识别的问题；同时指纹也存在被他人盗取指模的可能，仍然存在一定的安全隐患。

针对上述问题，文献“一种基于量子纠缠的量子密码锁系统”基于量子纠缠技术生成量子密码，其基于量子不可复制原理确保密码不被他人所复制、盗取，确保密码安全，具备安全性能好、操作方便都优势。但在该量子密码锁系统中，当用户使用自己拥有的密码生成系统多次开锁后，会导致密码生成系统中包含的纠缠粒子数量减少，一旦其包含的纠缠粒子数耗尽，该用户将无法再使用自己的密码生成系统开锁；同时，该量子密码锁系统中拥有添加新用户功能，却没有提供删除已有用户功能；针对该系统中存在的问题，本发明提出了一种基于纠缠粒子自动补偿的量子密码锁系统，能够实现纠缠粒子自动补偿，并拥有了删除已有用户功能。

技术实现要素：

一种基于量子纠缠的量子密码锁系统包括密码生成系统和量子密码控制系统，如附图1所示。每个量子密码锁系统用户都拥有一个密码生成系统，量子密码控制系统安装在门上。用户通过自己拥有的密码生成系统生成密码，然后把密码提供给量子密码控制系统用于开锁。

量子密码控制系统包括量子纠缠对分配模块、量子测量模块、按键模块、光纤通信模块、微处理器模块、液晶显示模块、经典存储模块、量子存储模块和无线收发模块；将量子密码控制系统的量子存储模块区间划分为v个量子存储区域，对存储区域按照1、2...、v的顺序对其进行编号；量子密码控制系统中当前已有的用户数用u表示，将u的数值保存在其经典存储模块中；量子密码控制系统对应的第i号量子存储区域中保存的剩余纠缠粒子数用zi表示，其中1≤i≤u；将zi的数值保存在量子密码控制系统的经典存储模块中。

密码生成系统包括量子测量模块、按键模块、光纤通信模块、微处理器模块、液晶显示模块、经典存储模块、量子存储模块和无线收发模块；密码生成系统对应的量子存储模块中保存的剩余纠缠粒子数用y表示，将y的数值保存在其经典存储模块中。

删除用户功能；在基于纠缠粒子自动补偿的量子密码锁系统中，只有管理员用户能够在系统中删除用户；当需要删除新用户时，需要首先对管理员用户拥有的密码生成系统生成的密码进行验证，验证通过后，管理员用户能够对已有用户进行删除；删除已有用户的具体步骤如下：

步骤1、管理员用户通过其拥有的密码生成系统的按键模块输入密码生成命令，密码生成系统的微处理器模块收到命令后，从其经典存储模块中读取剩余纠缠粒子数y，从自己的量子存储模块中取出m个纠缠粒子，将y的数值减去m，将y的数值保存在其经典存储模块中；对取出的每个纠缠粒子以和作为基矢进行量子测量，如果测量的结果为，则在其液晶显示模块上显示0；如果测量的结果为，则在其液晶显示模块上显示1；则对m个纠缠粒子完成量子测量后，可以得到m个测量结果，在其液晶显示模块上会得到一个包含m个数字的数字序列，，的数值为0或者1；

步骤2、通过量子密码控制系统的按键模块输入管理员用户得到的数字序列，量子密码控制系统的微处理器模块收到数字序列后，将其存储在自己的经典存储模块中；

步骤3、量子密码控制系统从自己量子存储模块的1号量子存储区域中取出m个纠缠粒子，从量子密码控制系统的经典存储模块中读取剩余纠缠粒子数z1，将z1的数值减去m，将z1的数值保存在量子密码控制系统的经典存储模块中；对取出的每个纠缠粒子以和作为基矢进行量子测量，如果测量的结果为，则在其液晶显示模块上显示0；如果测量的结果为，则在其液晶显示模块上显示1；则对m个纠缠粒子完成量子测量后，可以得到m个测量结果，在其液晶显示模块上会得到一个包含m个数字的数字序列，，的数值为0或者1；

步骤4、量子密码控制系统对数字序列和存储在其经典存储模块中的数字序列进行比较，完成密码验证；如果密码验证通过，则执行步骤5；如果密码验证不通过，则执行步骤9；

步骤5、假定待删除用户在量子密码控制系统的量子存储模块中对应的量子存储区域序号为i，则管理员通过量子密码控制系统的按键模块输入需要删除用户的序号i，量子密码控制系统清除其量子存储模块的第i号量子存储区域中保存的纠缠粒子，执行步骤6；

步骤6、读取量子密码控制系统经典存储模块中保存的当前用户数u，如果i<u，执行步骤7；如果i大于等于u，执行步骤8；

步骤7、将量子密码控制系统的量子存储模块中第i+1号量子存储区域中的纠缠粒子取出，然后将取出的纠缠粒子存入到第i号量子存储区域中，将i的数值加1，执行步骤6；

步骤8、如果需要继续删除已有用户，执行步骤5；如果不需要继续删除已有用户，执行步骤9；

步骤9、用户删除结束；

在步骤4中，主要包含如下步骤：

步骤41、假定，从数字序列中取出第个数字；从数字序列中取出第个数字；执行步骤42；

步骤42、从数字序列中取出的数字用a表示，从数字序列中取出的数字用b表示；如果a等于1，b等于0，执行步骤43；如果a等于0，b等于1，执行步骤43；如果a、b的数值相等，将k的数值设置为0，执行步骤44；

步骤43、如果，则将的数值加1，从数字序列中取出第个数字，从数字序列中取出第个数字，执行步骤42；如果，将k的数值设置为1，执行步骤44；

步骤44、如果k等于1，则密码验证通过；如果k等于0，则密码验证不通过。

当用户使用自己拥有的密码生成系统多次开锁后，会导致密码生成系统中包含的纠缠粒子数量减少，一旦其包含的纠缠粒子数耗尽，该用户将无法再使用自己的密码生成系统开锁；因此，量子密码控制系统按照固定周期检查其量子存储模块中每个量子存储区域保存的剩余纠缠粒子数是否小于10000，当小于10000时，由量子密码控制系统对纠缠粒子进行补充，具体包括如下步骤：

步骤1、量子密码控制系统设置计时器t1，i的初始值设置为1，量子密码控制系统启动计时器t1；

步骤2、如果计时器t1超时，执行步骤3；如果计时器t1没有超时，等待t2时间后，重复执行步骤2；

步骤3、量子密码控制系统从经典存储模块中读取第i个量子存储区域对应的剩余纠缠粒子数zi，如果zi小于10000，则执行步骤4；否则，执行步骤8；

步骤4、检测量子密码控制系统的光纤通信模块和第i个用户对应的密码生成系统的光纤通信模块是否已经通过光纤连接，如果已经连接，执行步骤5；如果没有连接，则通过量子密码控制系统的无线收发模块向第i个用户的密码生成系统发送纠缠粒子更新提醒，督促第i个用户抓紧时间通过光纤将自己的密码生成系统和量子密码控制系统连接起来，执行步骤8；

步骤5、由量子密码控制系统的量子纠缠对分配模块制备n个纠缠粒子对，表示为aibi，其中1≤i≤n；每对纠缠粒子对aibi的纠缠态表示为：，其中；

步骤6、将制备得到的n个纠缠粒子ai存储在量子密码控制系统的量子存储模块的第i号量子存储区域中；得到的n个纠缠粒子按照顺序存储在已有纠缠粒子的后面；将其经典存储模块中剩余纠缠粒子的数值zi加上n；

步骤7、将制备得到的n个纠缠粒子bi通过光纤通信模块发送给第i个用户对应的密码生成系统的光纤通信模块，密码生成系统收到n个纠缠粒子bi后，将其存储在自己的量子存储模块中；得到的n个纠缠粒子按照顺序存储在已有纠缠粒子的后面；密码生成系统经典存储模块中剩余纠缠粒子的数值y加上n；执行步骤8；

步骤8、如果i<u，将i的数值加1，执行步骤3；如果i大于等于u，则量子密码控制系统重新设置计时器t，将i的数值设置为1，量子密码控制系统启动计时器t，执行步骤2。

附图说明

图1是基于纠缠粒子自动补偿的量子密码锁系统。

具体实施方式

删除用户功能；在基于纠缠粒子自动补偿的量子密码锁系统中，只有管理员用户能够在系统中删除用户；当需要删除新用户时，需要首先对管理员用户拥有的密码生成系统生成的密码进行验证，验证通过后，管理员用户能够对已有用户进行删除。

当用户使用自己拥有的密码生成系统多次开锁后，会导致密码生成系统中包含的纠缠粒子数量减少，一旦其包含的纠缠粒子数耗尽，该用户将无法再使用自己的密码生成系统开锁；因此，量子密码控制系统按照固定周期检查其量子存储模块中每个量子存储区域保存的剩余纠缠粒子数是否小于10000，当小于10000时，由量子密码控制系统对纠缠粒子进行补充。