【技術實現步驟摘要】
本公開涉及量子信息，尤其涉及一種基于量子游走在量子中繼網絡上的多方量子秘密共享方法、系統及電子設備。
技術介紹
1、隨著量子信息技術的發展，量子密鑰分配(qkd)和量子通信(qc)不僅成為量子密碼學的重要話題，qkd和qc的發展也促進了量子秘密共享(qss)的研究，使得qss也成為量子密碼學的一個重要分支。qss通過經典秘密共享和量子理論的結合，使得秘密信息(經典信息或量子編碼信息)通過量子操作分發、傳輸和恢復。假設秘密分發者希望共享一秘密信息給多個參與者，當僅所有的參與者通過互相誠實合作才能獲得秘密分發者的完整秘密信息，任何人無法單獨通過子信息或不誠實操作獲取秘密分發者的完整秘密信息。qss的安全性基于量子力學的基本原理，這使得qss比傳統的秘密共享更安全。
2、在1999年，有科學家將經典的秘密共享與量子理論相結合，利用greenberger-horne-zeilinger(ghz)糾纏態提出了量子秘密共享(qs?s)的第一個方案。此后有許多基于量子糾纏態的qss方案被提出。但是利用量子糾纏態的方案大多都需要將糾纏態的若干粒子傳輸給秘密參與者來實現糾纏態的長距離傳輸或糾纏態的長距離制備。但是在實際粒子傳輸的過程中，很難保證糾纏態不發生退相干，依然保持糾纏，也很難保證粒子傳輸的安全性。為了實現量子態的遠距離糾纏，有科學家在1996年提出了量子中繼器的框架，自此出現了許多不同的量子中繼器方案。還有科學家在2001年提出了dlcz方案，即基于量子存儲器的量子中繼器方案，并給出相應的物理實現。也有研究人員于2019年在光
技術實現思路
1、(一)要解決的技術問題
2、基于上述問題，本公開提供了一種多方量子秘密共享方法、系統及電子設備，以緩解現有技術中的上述技術問題。
3、(二)技術方案
4、本公開的一個方面，提供一種多方量子秘密共享方法，包括操作s1-操作s6。其中：操作s1：在秘密分發者與所有參與者之間構建量子中繼網絡，使秘密分發者所在節點可以與任一參與者所在節點在量子中繼網絡上有連通路徑；操作s2：通過d完全圖上的單硬幣量子游走，在秘密分發者所在節點與任一參與者所在節點之間制備若干d維貝爾態；操作s3：對秘密分發者與所有參與者進行安全性檢測；操作s4：秘密分發者基于d完全圖上的多硬幣量子游走通過若干d維貝爾態來制備秘密分發者與所有參與者所在節點之間的d維ghz態；操作s5：秘密分發者與參與者分別對d維ghz態粒子進行測量，完成秘密分發；以及操作s6：所有參與者通過合作解密秘密分發者的秘密信息。
5、根據本公開實施例，量子中繼網絡包含若干節點，任意兩個節點之間可以通過網絡信道相連；所述節點具有量子存儲器的作用，并能在其中實現局部量子操作；所述網絡信道包括：經典信息通信信道、及d維貝爾態所構成的基于量子糾纏態的量子信道；所述秘密分發者與參與者分別處于不同的量子中繼網絡的節點中，并且秘密分發者所在節點可以與任一參與者所在節點在量子中繼網絡上有連通路徑。
6、根據本公開實施例，d完全圖上的單硬幣量子游走發生在由硬幣空間和位置空間組成的復合希爾伯特空間中，復合希爾伯特空間表示為：其中中的元素表示行走者的位置狀態，中的元素表示行走者的硬幣狀態；d完全圖上的單硬幣量子游走的總演化算子描述為：其中稱為條件轉移算子，所涉及四則運算都是模d運算，c是硬幣算子，i是單位算子；當硬幣狀態為|k>時，行走者的位置狀態從|j>移動到|j-k>；選擇合適的硬幣算子，可實現秘密分發者所在節點與任一參與者所在節點之間的若干d維貝爾態的制備。
7、根據本公開實施例，操作s2包括操作s21-操作s23。
8、操作s21：設秘密分發者所在節點a與某一參與者所在節點b之間的路徑節點包括a，c1，c2，c3，…，cn-2，cn-1，b，滿足相鄰節點之間有d維貝爾態，依次將相鄰貝爾態組成一對，并在每一對相鄰的貝爾態之間同時實行以下操作s211-操作s214：操作s211：將相鄰的一對d維貝爾態記為和粒子a所在節點記為cp-1、粒子b1和b2所在節點記為cp、粒子c所在節點記為cp+1；操作s212：選擇硬幣算子c＝i，粒子b1的量子態為硬幣狀態，粒子b2的量子態為位置狀態，經過一步量子游走后，節點cp-1、cp和cp+1中的量子態變為操作s213：在節點cp對粒子b1，b2的量子態分別用x基和z基{|k>|k＝0，1，…，d-1}測量，其中測量結果分別記為m1和m2，于是粒子a，c之間的量子態變為操作s214：節點c2將測量結果通過經典信息通信通道傳給節點cp+1，節點cp+1對粒子c作用酉算子于是在節點cp-1和cp+1之間制備了d維貝爾態
9、操作s22：操作至在節點a與某一參與者所在節點b之間制備了若干d維貝爾態，并依次排序；
10、操作s23：實現秘密分發者所在節點與任一參與者所在節點之間的若干d維貝爾態的制備。
11、根據本公開實施例，操作s3包括操作s31-操作s33。
12、操作s31：在秘密分發者所在節點與所有參與者所在節點之間制備若干d維貝爾態后，秘密分發者和所有參與者之間都保留一個d維貝爾態，秘密發布者通過經典信息通道宣布所選定的被測量的貝爾態的位置和測量基；操作s32：在測量前，秘密分發者與參與者對所選定的貝爾態的粒子分別作用傅里葉算子和傅里葉逆算子；如果秘密分發者與參與者所選定的糾纏態是貝爾態，則該糾纏態經過作用傅里葉算子和傅里葉逆算子操作后，仍然保持不變，從而秘密分發者與參與者雙方測量結果在相同的測量基下是相同的；操作s33：秘密分發者與參與者分別用相同的測量基依次測量各自的粒子，參與者通過經典信息通道將測量結果傳遞給秘密分發者；秘密分發者根據參與者返回的測量結果，評估制備貝爾態過程中的錯誤率以實現對秘密分發者與所有參與者安全性的檢測。
13、操作s33：操作s4包括操作s41-操作s44。
14、操作s41：秘密參與者的個數記為m，秘密分發者與m個秘密參與者之間保留的d維貝爾態分別記為粒子2k-1和粒子2k分別位于秘密分發者所在節點與第k個秘密參與者所在節點；操作s42：秘密分發者在其所在節點中制備一個d維貝爾態記為并在粒子2k-1(k＝1，2，…，m)與粒子2m+1間依次執行m步量子游走，所述m步量子游走描述為：
15、
16、其中，k＝1，2，…，m，c(k)＝f表示作用在粒子2k-1上的硬幣算子取為傅里葉算子；操作s43：經過這m步量子游走，秘密參與者將粒子2k-1(k＝1，2，…，m)與粒子2m+1分別用x基和z基{|k>|k＝0，1，…，d-1}本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多方量子秘密共享方法，包括：
2.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，其中：
3.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，所述d完全圖上的單硬幣量子游走發生在由硬幣空間和位置空間組成的復合希爾伯特空間中，復合希爾伯特空間表示為：其中中的元素表示行走者的位置狀態，中的元素表示行走者的硬幣狀態；d完全圖上的單硬幣量子游走的總演化算子描述為：其中稱為條件轉移算子，所涉及四則運算都是模d運算，C是硬幣算子，I是單位算子；當硬幣狀態為|k>時，行走者的位置狀態從|j>移動到|j-k>；選擇合適的硬幣算子，可實現秘密分發者所在節點與任一參與者所在節點之間的若干d維貝爾態的制備。
4.根據權利要求3所述的多方量子秘密共享方法，所述操作S2包括：
5.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，操作S3包括：
6.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，所述操作S4包括：
7.根據權利要求6所述的多方量子秘密共享方法，所述操作S5中包括：秘密分發者與這M個秘密參與者分別用Z基{|k>|
8.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，操作S6中，所有秘密參與者通過合作，將所掌握的信息通過模d加法恢復出秘密發布者的原始秘密信息。
9.一種多方量子秘密共享系統，用于實施權利要求1～8任意一項所述多方量子秘密共享方法，所述多方量子秘密共享系統包括：
10.一種電子設備，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種多方量子秘密共享方法，包括：
2.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，其中：
3.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，所述d完全圖上的單硬幣量子游走發生在由硬幣空間和位置空間組成的復合希爾伯特空間中，復合希爾伯特空間表示為：其中中的元素表示行走者的位置狀態，中的元素表示行走者的硬幣狀態；d完全圖上的單硬幣量子游走的總演化算子描述為：其中稱為條件轉移算子，所涉及四則運算都是模d運算，c是硬幣算子，i是單位算子；當硬幣狀態為|k>時，行走者的位置狀態從|j>移動到|j-k>；選擇合適的硬幣算子，可實現秘密分發者所在節點與任一參與者所在節點之間的若干d維貝爾態的制備。
4.根據權利要求3所述的多方量子秘密共享方法，所述操作s2包括：
5.根據權利要求1所述的多方量子秘密共享方法，操作s3包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：尚云，陳天恩，
申請(專利權)人：中國科學院數學與系統科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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