一种测量设备无关的量子双方密码协议构造方法

文档序号:25991426发布日期:2021-07-23 21:03阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种测量设备无关的量子双方密码协议构造方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,构造基于错误估计的2取1随意不经意传输协议;

步骤2,基于2取1随意不经意传输协议,构造身份识别协议。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1包括:

步骤1-1,准备阶段:通信方alice选择二进制数据串xn∈{0,1}n和测量基通信方bob同样选择二进制数据串yn∈{0,1}n和测量基双方将编码后的量子态发送给第三方中间人charlie;

xn表示alice选取的n位二进制比特串;

表示alice选取的n个测量基;

yn表示bob选取的n位二进制比特串;

表示bob选取的n个测量基;

步骤1-2,测量阶段:charlie对进行联合bell态测量,使用四个光子探测器d1h、d2h、d1v、d2v显示相关结果,定义表示d1h、d1v或d2h、d2v同时响应的测量结果,表示d1h、d2v或d2h、d1v同时响应的测量结果;charlie认为符合上述定义的为成功的事件,其他均为失败的事件;待传输结束,charlie广播他的测量结果;

步骤1-3,比特翻转:bob将测量基通过经典信道发送给alice,alice根据第三方结果和基信息进行比特翻转,如果是+基,无论结果如何alice都翻转,x基情况下翻转,不翻转;

步骤1-4,错误估计:alice选择长度为m的索引串icheck=∈2[n],将xcheck,θacheck和icheck发送给bob,bob将ycheck,θbcheck送给alice,xcheck表示二进制序列x与索引串icheck对应的部分二进制串;θacheck表示测量基序列与索引串icheck对应的部分测量基串;ycheck表示二进制序列y与索引串icheck对应的部分二进制串;θbcheck表示测量基序列与索引串icheck对应的部分测量基串;

然后alice和bob分别计算错误率:

如果误码率qu>er,双方停止通信,否则继续通信;其中er是错误率上限,xi表示序列索引i处二进制序列串x的二进制数;yi表示序列索引i处二进制序列串y的二进制数;表示序列索引i处测量基序列串的测量基;表示序列索引i处测量基序列串的测量基;

步骤1-5,同基序列:通信双方丢弃错误估计过程中使用的数据,alice原有测量基序列长度为n,去除用于错误估计的m个,剩余的是n-m个,记为

alice将通过经典信道发送给bob,双方确定测量基中相同的部分,并根据它们所使用的测量基的类型确定同基序列,记为两个索引序列i0和i1,并将i0和i1发送给bob;

步骤1-6,进行后处理阶段处理;

步骤1-7,进行通信阶段处理。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤1-6包括:alice选择两个哈希函数f0,f1用于隐私放大并发送给bob,同时计算syn(x|i0),syn(x|i1),s0=f0(x|i0)和s1=f1(x|i1);syn(x|i0)表示二进制序列x在索引串i0处的序列串;syn(x|i0)表示二进制序列x在索引串i1处的序列串;

s1=f1(x|i1)表示syn(x|i0)的哈希函数计算值,此处是为了隐私放大;

s0=f0(x|i0)表示syn(x|i1)的哈希函数计算值,此处是为了隐私放大。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤1-7包括:alice通过将两个消息序列m0,m1分别用s0,s1进行加密得到e0,e1,并将它们发送给bob,bob随机选择一个参数c∈{0,1},通过用fc(x|ic)和ec解密得到mc。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤2包括:

步骤2-1,准备阶段:设定w是alice的密钥,alice选择串xn∈{0,1}n和测量基bob同样选择串yn∈{0,1}n和测量基双方将编码后的量子态发送给第三方charlie;

步骤2-2,测量阶段:charlie对进行联合bell态测量,使用四个光子探测器显示相关结果,定义表示d1h、d1v或d2h、d2v同时响应的测量结果,表示d1h、d2v或d2h、d1v同时响应的测量结果;charlie认为符合上述定义的为成功的事件,其他均为失败的事件;待传输结束,charlie广播他的测量结果;

步骤2-3,比特翻转:bob将测量基通过经典信道发送给alice,alice根据第三方结果和基信息进行比特翻转,如果是+基,无论结果如何alice都翻转,x基情况下翻转,不翻转;

步骤2-4,错误估计:alice选择长度为m的索引串icheck=∈2[n],将xcheck,θacheck和icheck发送给bob,bob将y,θbcheck发送给alice,然后alice和bob分别计算错误率:

如果qu>er,双方停止通信,否则继续通信;其中er是错误率上限,

步骤2-5,索引位置:alice将和一个哈希函数f发送给bob,双方此时计算同基索引序列ic={i|θai=θbi};

步骤2-6,身份识别。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤2-6包括:bob选定一个哈希函数g发送给alice,之后alice计算z=f(x|ic)⊕g(w),并将其发送给bob;只有在z=f(y|ic)⊕g(w)时,bob才输出accept;

x|ic表示二进制串x在索引串ic处对应的序列;

f(x|ic)表示x|ic的哈希函数f中的计算结果;

g(w)表示密码w的哈希计算值;

⊕表示异或操作;

accept表示验证通过时,bob输出接受。


技术总结
本发明提供了一种测量设备无关的量子双方密码协议构造方法,包括:通信双方用弱相干光源产生量子态,并通过偏振调制器制备不同的BB84态,同时使用强度调制器生成诱骗态,将他们发送给第三方后,会进入到50:50分束器进行干涉,之后再进入偏振分束器,最后由光子探测器进行探测,并公布探测结果,之后双方根据结果进行相应的处理。

技术研发人员:陈力军;周自帅;江东;高潮辉;郭宇;刘森;黄伟聪
受保护的技术使用者:南京大学
技术研发日:2021.04.29
技术公布日:2021.07.23
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