一种星型网络中的双向量子安全直接通信方案

曹正文,冯晓毅,彭进业,张爽浩

(1.西北工业大学 电子信息学院,陕西 西安　710072;2.西北大学 信息科学与技术学院,陕西 西安　710127)



一种星型网络中的双向量子安全直接通信方案

曹正文1,2,冯晓毅1,彭进业2,张爽浩2

(1.西北工业大学 电子信息学院,陕西 西安710072;2.西北大学 信息科学与技术学院,陕西 西安710127)

基于三粒子GHZ态特点,结合其在星型网络中的通信应用,提出了一种双向量子安全直接通信方案。通过对三粒子幺正变换的设计,可实现双向通信中一对量子传输4 bit经典信息,提高了通信效率。方案的安全性分析表明,利用GHZ态粒子间所选择的幺正变换及测量相关性可抵御窃听者的被动式和截获重发式攻击。该方案具有较高的通信效率，并且保障了信息的安全传输。

双向量子安全直接通信;星型网络;GHZ态;幺正变换

量子安全直接通信(Quantum secure direct communication,QSDC)是一种可以摆脱对密钥算法的依赖,在通信方通过利用量子特性直接安全传输信息的方法。Beige在2002年提出了第一个QSDC之后[1],该技术的发展非常迅速,各种QSDC方案被提出:讨论如何利用密集编码实现QSDC[2];结合身份认证功能的QSDC[3];有噪信道中的QSDC方案[4];可控双向QSDC[5-6];基于多粒子的QSDC[7-8]等。在网络应用方面,2007年邓富国等提出了环形网络中的QSDC方案[9],2009年黄鹏等提出了一种基于PON的安全虚拟专用网方案[10]，2013年Gong提出了利用QSDC在PON中量子虚拟专用网络方案[11],Sun等提出了可扩展的量子秘密共享网络,以满足实际应用中用户数的增长需要[12], Cardillo等通过利用纠缠熵,在量子复杂网络中研究了各节点信息共享问题[13]。……