(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211147884.4 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 西南大学 地址 400715 重庆市北碚区天生路2号 (72)发明人 赖红　张超杰　刘力源　张啸天　 (74)专利代理 机构 重庆敏创专利代理事务所 (普通合伙) 50253 专利代理师 陈千 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/00(2022.01) H04B 10/70(2013.01) H04B 10/85(2013.01) (54)发明名称 基于加密三光子矩阵乘积态的两方量子密 钥分发方法 (57)摘要 本发明涉及量子通信技术， 具体为一种基于 加密三光子矩 阵乘积态的两方量子密钥分发方 法， 首先， 第一通信方将预分发的3bit密钥对制 备成三光子矩阵乘积态， 并随机选择泡利矩阵对 第二个光子进行加密； 然后通过量子信道发送给 第二通信方； 接着， 执行窃听检测， 识别是否存在 第三通信方的干扰， 若干扰超过预设阈值， 则通 信结束； 然后， 第一通信方通过经典信道告知第 二通信方所选择的泡利矩 阵以及解密当前光子 所对应的系数矩阵； 第二通信方测量所接收的光 子并基于对应的泡利矩 阵和系数矩 阵恢复得到 第一通信方分发的3bit密钥对。 其效果是： 有效 减少了发送的量子比特数和双方交换的经典比 特数； 提高量子比特效率， 节省量子资源， 并可抵 御各种攻击 。 权利要求书2页 说明书11页 附图2页 CN 115549899 A 2022.12.30 CN 115549899 A 1.基于加密三 光子矩阵乘积态的两方量子密钥分发方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 第一通信方将预分发的3bit密钥对制备成三光子矩阵乘积态， 并随机选择泡利矩 阵对第二个光子进行加密； 然后通过量子信道将加密后的第二个光子发送给第二 通信方； S2： 第一通信方和第二通信方执行窃听检测， 识别是否存在第 三通信方的干扰， 若干扰 超过预设阈值， 则通信结束； S3： 第一通信方通过经典信道告知第二通信方在步骤S1中所选择的泡利矩阵以及解密 当前光子所对应的系数矩阵； 第二通信方测量所接收的光子并基于对应的泡利矩阵和系数 矩阵恢复得到第一 通信方分发的3bit密钥对。 2.根据权利要求1所述的两方量子密钥分发方法， 其特征在于， 第 一通信方将预分发的 密钥信息按照3bit密钥对进 行分组， 通过重复执行步骤S1 ‑S3， 第二通信方将 每次恢复得到 的3bit密钥对进行串联 形成密钥 信息。 3.根据权利要求2所述的基于加密三光子矩阵乘积态的两方量子密钥分发方法， 其特 征在于， 第一通信方按照均匀分布选择|001> ,|011> ,|110>三种光子组合， 并以 的形式制备三光子矩阵乘积态， 其中m＝ 1， 2，…， n， n表示密钥 信息中所含3bit密钥对的分组数量。 4.根据权利要求1 ‑3任一所述的基于加密三光子矩阵乘积态的两方量子密钥分发方 法， 其特征在于， 第一 通信方制备的三 光子矩阵乘积态 表示为： 对应的系数矩阵为： 其中， 表示当光子1处于状态|0>， 光子2也处于状态|0>时， 对应的系数矩阵为 表示当光子1处于状态|0>， 光子2处于状态|1>时， 对应的系数矩阵为 表示当光子1处于状态|1>， 光子2也处于状态1时， 对应的系数矩阵为 5.根据权利要求4所述的基于加密三光子矩阵乘积态的两方量子密钥分发方法， 其特 征在于， 第二 通信方按照以下 方式恢复得到 3bit密钥对KAB，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115549899 A 2其中： |0>和|1>对应为第二通信方所接收的光子测量结果， 为解密当前光子所对应的系数矩阵。 6.根据权利要求2所述的基于加密三光子矩阵乘积态的两方量子密钥分发方法， 其特 征在于， 在步骤S2中执行窃听检测时， 第二通信方随机选择已接收到的光子， 并从两个基Bz ＝{|0>,|1>}， Bx＝{|+>,| ‑>}中随机选择一个进行测量， 且通过经典信道将选择 的基和所 选择的光子序号告知第一通信方， 第一通信方选择该光子序号所对应的三光子矩阵乘积态 中两个未发送的光子， 并利用第二通信方选择 的基进行测 量， 并将测量结果与第二通信方 的 测 量 结 果 进 行 比 较 ，当 错 误 率 超 过 约 定 的 阈 值 时 ，协 议 终 止 ，其 中 7.根据权利要求1所述的基于加密三光子矩阵乘积态的两方量子密钥分发方法， 其特 征在于， 在步骤S3中， 第二 通信方利用基Bz＝{|0>,|1>}测量所接收的光子 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115549899 A 3