量子密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)和分析研究.pdf

1、經(jīng)典密碼體制廣泛，但其一般是基于大整數(shù)分解、離散對(duì)數(shù)等數(shù)學(xué)難題，因此，它只是計(jì)算上安全的。而隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，它的安全性受到了挑戰(zhàn)；尤其是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的量子算法以及量子技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)經(jīng)典密碼構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。通過(guò)量子測(cè)不準(zhǔn)原理、量子不可克隆原理、量子不可區(qū)分性等原理來(lái)保證了量子密碼學(xué)具有無(wú)條件安全性，因此，它可能比經(jīng)典密碼體制具有更好的優(yōu)越性和更高的安全性。量子密碼經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，不僅已經(jīng)成為經(jīng)典密碼學(xué)研究的新領(lǐng)域，成為了密碼學(xué)領(lǐng)域

2、的一個(gè)重要分支，而且具有不同應(yīng)用背景的各類量子密碼協(xié)議也如雨后春筍般脫穎而出，引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注與深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一個(gè)基于四粒子團(tuán)簇態(tài)的受控量子安全直接通信協(xié)議。其中，把四粒子團(tuán)簇態(tài)作為量子信道，而利用受控量子隱形傳輸來(lái)實(shí)施發(fā)送和控制。在本協(xié)議中，接收方可以在控制方的允許下從發(fā)送方接收到秘密信息并且恢復(fù)該秘密信息。安全分析表明，該協(xié)議可以抵抗內(nèi)部攻擊與外部攻擊。因此，本協(xié)議是簡(jiǎn)單可行的。⑵提出了一個(gè)基

3、于四粒子糾纏0態(tài)的量子對(duì)話協(xié)議。其中，四粒子糾纏Q態(tài)是由一個(gè)EPR對(duì)與兩個(gè)不同的單光子通過(guò)三個(gè)控制非門(mén)構(gòu)造出來(lái)的。通過(guò)貝爾測(cè)量與相應(yīng)的酉操作，兩個(gè)合法參與者可以同時(shí)并且直接發(fā)送他們的秘密信息給對(duì)方，而不要預(yù)先設(shè)定的密鑰。安全分析表明，該協(xié)議可以抵抗攔截重發(fā)攻擊與糾纏測(cè)量攻擊。因此，本協(xié)議在當(dāng)前的技術(shù)下簡(jiǎn)單可行。⑶提出了一個(gè)基于五粒子糾纏態(tài)的量子群代理簽名協(xié)議。其中，五粒子Brown態(tài)作為量子信道，而利用受控量子隱形傳輸來(lái)實(shí)施代理、簽名和

4、驗(yàn)證。本協(xié)議的安全性由五粒子糾纏態(tài)的糾纏關(guān)系、量子密鑰分發(fā)、一次一密方法等來(lái)保證，而所有這些特征均已經(jīng)被證明是無(wú)條件安全的。并且在實(shí)驗(yàn)室中，五粒子隱形傳輸已經(jīng)完成，因此該協(xié)議是可行的。⑷提出了一個(gè)基于G H Z態(tài)糾纏交換的三方量子密鑰協(xié)商協(xié)議。本協(xié)議的特點(diǎn)是三個(gè)參與方的地位不完全相等，卻實(shí)現(xiàn)了三方同時(shí)參與并且共享同一個(gè)密鑰。安全分析表明，該協(xié)議可以抵抗內(nèi)部攻擊以及攔截重發(fā)攻擊、測(cè)量重發(fā)攻擊、糾纏測(cè)量攻擊等外部攻擊，并且該協(xié)議比文獻(xiàn)中的協(xié)