自带身份认证的基于Bell态粒子与单光子混合的量子安全直接通信方案

◆赵宁 江英华 周贤韬 郭晨飞 刘彪

自带身份认证的基于Bell态粒子与单光子混合的量子安全直接通信方案

◆赵宁 江英华 周贤韬 郭晨飞 刘彪

（西藏民族大学信息工程学院 陕西 712082）

本文提出的通信方案运用Bell态纠缠粒子对与单光子的结合，通过对编码规则的改进大大提高了每量子比特的编码效率，并有效的加入了身份认证功能。方案中作为发送方的Alice制备一串单光子序列和一串bell态粒子对，并将Bell态粒子对划分为S1，S2粒子序列。第一次通信Alice利用双方之前共享密钥k将S1编码并加入检测粒子发送给Bob，进行窃听检测与身份认证；第二次通信Alice将秘密信息编码进S2与单光子的混合序列，重排并加入检测粒子发送给Bob，随后向Bob公布排列顺序与测量基，Bob译码得到秘密信息。结果证明该方案安全可靠，其明显提高了通信效率，并且在通信中加入了身份认证功能。

量子安全直接通信；Bell态；单光子；身份认证

1 引言

随着学者们在量子领域的不断深耕，量子计算与量子通信逐渐变成国际科学研究的热门课题，在量子通信领域，中国更是领跑世界。2016年8月6日作为量子通信发展史上里程碑式的一天，世界上首个量子通信卫星——“墨子号”从中国酒泉卫星发射中心升空，为“天地一体化”量子通信网络战略布局做出良好开端，实现了卫星与地面间的量子通信，巩固了中国在此领域的世界领先地位。量子通信因为其特殊的性质在通信中可以达到理论上的绝对安全，其中量子密钥分发领域发展较好，1984提出的BB84量子密钥分发协议最为著名。……