基于纠缠交换的量子密钥分发.pdf

第 14卷 第8期 2014年3月 科 学 技 术 与 工 程 Vol_14 No．8 Mal-．2014 1671—1815f2014)08-0019—04 ScienceTechnologyandEngineering ⑥ 2014 Sci．Tech．Engrg． 通信技术 基于纠缠交换的量子密钥分发 李文骞 (南京森林警察学院，南京210023) 摘 要 为了提高量子密钥分发的效率，提出了一种基于纠缠交换的密钥分配方案。该方案无需交换经典信息且不要进行 任何酉操作，通信双方通过纠缠交换并利用贝尔测量即可生成密钥；除去少量用于检测量子信道安全的量子位，其余量子位 都可以用来生成密钥，且每两对纠缠粒子就可以生成密钥的两个比特位。利用 StinespringDilation定理证明了该方案的安全 性并给出了效率分析。 关键词 量子通信 量子密钥分发 纠缠交换 贝尔测量 中图法分类号 TN918．1； 文献标志码 A 基于量子机制的量子密钥分配，允许相距遥远 的任一种， 的通信双方通过传输量子信号生成共享密钥，加密 o0-4-I11) (1) 传送信息。在量子密钥分配协议中，通信双方均利 用量子作为信息载体来生成密钥，量子力学的基本 oo)一I11) (2) 原理保证了密钥的安全性，防止被非法用户获取。 + 一 十 lel 、 ＼， ＼， 自1984年Bennett和Brassard…提出了标准的BB84 = = = O1+I10)) (3) 量子密钥分配协议后，许多研究者开始对量子密钥 分配进行研究，提出了若干量子密钥分配方案，这些 一l l 一)= (101一l10)) (4) 协议大致可分为两类，一类是基于 “非正交”单粒子 √2 状态的，如文献 [1_3]；另一类是基于纠缠状态的， 每种状态均称为贝尔态，显然 {l )，I 一)，l 如文献 [4—8]。上述各量子密钥分发方案的通信 )，I 一)}构成双量子位系统的一个完备正交 双方需交换经典信息或进行酉操作来生成密钥。 基，以这组基来测量双量子比特系统的状态称为贝 本文提出一种基于纠缠交换 一 的量子密钥 尔测量。 分配方案，通信双方无需交换经典信息且不需要进 假设通信双方 Alice和 Bob共享两个贝尔态 行酉操作，只需进行贝尔测量就可以生成密钥。该 l )和 l )，其中Alice拥有粒子 1和4，Bob 方案的高效性在于除去少量用于检测的量子位，其 ． 拥有粒子2和3。I ：)和I )的张量积态可以 余量子位都可以用来生成密钥，且每两对纠缠粒子 表