量子密鑰分配中后處理技術及誘騙態(tài)技術研究.pdf

1、在密碼學領域，密碼編碼人員和密碼分析人員之間的戰(zhàn)爭已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年。生活在量子世界終將到來的時代，我們不能再將保密信息的使命交給那些依賴于計算復雜度的密碼算法。毫無疑問，量子密鑰分配是能夠對抗量子計算機強大計算能力的最佳候選技術。基于量子力學的基本原理，并結合一次一密的加密方法，量子密鑰分配提供了一種無條件安全的保密通信方式。
　　量子密碼學中的一個重要原則就是永遠不要低估敵人（竊聽者）先進的設備和高超的智商，也就是說，在不違背量

2、子力學的前提下，敵人幾乎可以實現(xiàn)任何事情。理論上，即使面對如此強大的敵人，量子密鑰分配的安全性也可以得到保證。但是實際上，理想的量子密鑰分配協(xié)議的實現(xiàn)裝置是不盡完美的，這使得敵人可以對量子密鑰分配系統(tǒng)的實現(xiàn)裝置展開各種各樣的攻擊。針對這種情況，目前主要有兩種解決方法，一種是仔細分析實際裝置的不完美性并給出相應的策略，另一種是設計不依賴于實現(xiàn)裝置的量子密鑰分配協(xié)議（設備無關量子密鑰分配協(xié)議）。由于實現(xiàn)設備無關量子密鑰分配協(xié)議時要面臨強大的

3、技術挑戰(zhàn)，能夠抵御測量端所有攻擊的測量設備無關量子密鑰分配協(xié)議成為學者們研究的焦點。但是測量設備無關量子密鑰分配協(xié)議也存在其他方面的問題，因此對其改進版本的研究也吸引了不少學者的關注。
　　本文總結了本人在實際的量子密鑰分配技術方面取得的一些研究成果，主要包括以下四個方面:
　　1.提出了一種高速的長度自適應的保密放大方案，通過構造出一種優(yōu)化的長度自適應的乘法算法，并將該算法應用于保密放大的過程中，實現(xiàn)了高速的長度自適應的保

4、密放大技術。該技術能夠在有效降低有限長效應影響的同時勝任高速的量子密鑰分配系統(tǒng)中保密放大的任務。
　　2.提出了一種延遲錯誤校驗的方案，利用量子密鑰分配系統(tǒng)中保密放大的主流方法是使用Toeplitz矩陣來實現(xiàn)的特點，通過執(zhí)行具有略大壓縮因子的保密放大，可以用該過程產(chǎn)生的額外密鑰實現(xiàn)錯誤校驗;并利用錯誤校驗本質(zhì)上與可信認證等價的性質(zhì)，將錯誤校驗過程與對Toeplitz矩陣的可信認證過程同時進行，實現(xiàn)延遲錯誤校驗的方案。該方案不僅簡化

5、了后處理的流程，而且也減少了常規(guī)錯誤校驗過程泄露的信息量。
　　3.利用誘騙態(tài)技術研究了基于CHSH不等式的測量設備無關量子密鑰分配協(xié)議，該協(xié)議僅僅要求編碼設備和測量設備是獨立的，并且量子態(tài)是在二維Hilbert空間中制備的即可。模擬仿真結果表明該協(xié)議在現(xiàn)有的技術條件下是實用的。
　　4.利用誘騙態(tài)技術研究了基于不匹配基信息的使用qubit光源的測量設備無關量子密鑰分配協(xié)議，該協(xié)議通過利用不匹配基矢的數(shù)據(jù)信息使得采用qubi