量子保密通信方案的研究.pdf

1、21世紀(jì)的人類社會(huì)是一個(gè)高度信息化的社會(huì)。計(jì)算機(jī)的普及和使用，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益完善，使得信息傳播變得更加快捷和便利。與此同時(shí)，人們對(duì)于信息的安全傳輸及保密存儲(chǔ)提出了更高的要求，對(duì)保密通信的依賴程度也變得越來(lái)越高。然而，基于計(jì)算復(fù)雜性的經(jīng)典保密通信的安全性受到了量子計(jì)算能力的嚴(yán)重威脅。在此前提下，量子保密通信以其理論上的無(wú)條件安全性和對(duì)竊聽的可檢測(cè)性成為當(dāng)前信息安全領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　量子保密通信是實(shí)現(xiàn)信息安全傳輸?shù)囊环N新手

2、段，它在安全性方面體現(xiàn)出的優(yōu)越性依賴于量子力學(xué)所具有的不確定性、態(tài)疊加性、非局域性等物理特性。目前，量子保密通信的重要研究分支有量子密鑰分配、量子秘密共享、量子直接通信等。本文在深入研究量子密鑰分配原理和思想的基礎(chǔ)上，將研究重點(diǎn)放在了量子秘密共享方面，同時(shí)提出了“量子審批”這個(gè)新的應(yīng)用方向。在研究過程中，作者從安全性、效率、復(fù)雜性和可擴(kuò)展性等角度入手，在量子保密通信方案的設(shè)計(jì)和分析這兩個(gè)方面都做了一定的工作，并取得了一些成果，具體如下：

3、
　　(1)借助“波粒二象性”這個(gè)量子物理基本特性，從嶄新的角度設(shè)計(jì)了一種量子密鑰分配方案。該方案利用單光子的相位進(jìn)行編碼，利用其偏振態(tài)進(jìn)行竊聽檢測(cè)。除具有良好的安全性外，該方案的效率明顯高于經(jīng)典的量子密鑰分配方案。
　　(2)設(shè)計(jì)了兩種基于單粒子的一對(duì)多量子秘密共享方案，并定義了“量子比特容量”來(lái)衡量方案所需量子資源的相對(duì)數(shù)量。因無(wú)需對(duì)量子態(tài)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行異或操作，所以這兩種方案具有量子比特容量高的優(yōu)點(diǎn)；當(dāng)參與方特別多時(shí)，

4、該優(yōu)點(diǎn)將更加突出。此外，這兩種方案易于實(shí)現(xiàn)且運(yùn)行成本較低，具有較好的實(shí)用價(jià)值。
　　(3)對(duì)基于單粒子的量子秘密共享方案中的酉操作方法進(jìn)行了分類和定義，并針對(duì)利用酉操作編碼的特點(diǎn)，給出了一種新穎而較通用的攻擊策略及該攻擊策略的最小失敗概率公式。在此基礎(chǔ)上，第一次明確提出了酉操作的選擇與量子秘密共享方案的安全性相關(guān)的命題，并通過對(duì)方案安全性的定量計(jì)算和深入分析，得到了若干條對(duì)基于單粒子的量子秘密共享方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施具有指導(dǎo)意義和實(shí)用

5、價(jià)值的結(jié)論。
　　(4)給出了一種改進(jìn)的基于正交乘積態(tài)的量子秘密共享方案。該方案采用了新的分發(fā)策略和編碼方式，因而具有操作少、測(cè)量過程簡(jiǎn)單、量子比特效率高和安全性高的特點(diǎn)。理論分析表明，選用多組合適的正交乘積態(tài)可以進(jìn)一步提高該方案的安全性。
　　(5)從安全性、簡(jiǎn)潔性以及這兩者之間關(guān)系的角度，深入分析了正交乘積態(tài)在量子秘密共享中的適用性，并證明了利用正交乘積態(tài)可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多量子秘密共享，從而在提高安全性能、簡(jiǎn)化和擴(kuò)展方面給出

6、了若干結(jié)論和建議。
　　(6)闡述了一種基于高維Bell態(tài)的確定性多方量子秘密共享方案，同時(shí)給出了一種檢測(cè)高維Bell態(tài)完整性的方法，并詳細(xì)分析了此方法對(duì)安全檢測(cè)的有效性。該方案不需要酉操作，全體代理商只需進(jìn)行高維Bell測(cè)量就能恢復(fù)秘密信息，且具有通用性、資源容量高和安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
　　(7)提出了一種新的命名為“量子審批”的量子保密通信任務(wù)，并給出了一種量子審批方案。分析表明，該量子審批方案能夠確保通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的多層審