量子密碼學(xué)基于海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和量子不可克隆定理等物理學(xué)特性,具有理論上的無(wú)條件安全性,在近幾十年發(fā)展迅速。量子保密通信要求通信參與方都能夠以某種方式操作量子位,即所有參與方都具備量子能力。然而,現(xiàn)階段滿足這個(gè)要求還不現(xiàn)實(shí)。為解決該問(wèn)題,2007年Boyer等首次引入了半量子的概念,提出了第一個(gè)半量子密鑰分配協(xié)議,其中通信參與方包含完全量子方（量子方）和半量子方（經(jīng)典方）。隨著對(duì)半量子通信協(xié)議和其安全性證明的研究深入,研究者對(duì)該領(lǐng)域的興趣日益濃厚,形成了一個(gè)量子密碼學(xué)的新分支——半量子密碼學(xué)。對(duì)于未來(lái)量子通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn),半量子密碼學(xué)具有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì),減少購(gòu)買量子設(shè)備的費(fèi)用以及更好的處理量子通信中的硬件故障。本文研究并設(shè)計(jì)了半量子身份認(rèn)證協(xié)議以及半量子密鑰分配協(xié)議,具體工作如下:設(shè)計(jì)了兩個(gè)基于單量子比特的半量子身份認(rèn)證協(xié)議,包含量子方Alice和經(jīng)典方Bob。在第一個(gè)半量子身份認(rèn)證協(xié)議中,Bob認(rèn)證Alice的身份,且經(jīng)典信道不需要經(jīng)過(guò)認(rèn)證。在第二個(gè)協(xié)議中,Alice驗(yàn)證Bob的身份,且Bob可以不具備測(cè)量能力。半量子身份認(rèn)證對(duì)于保證半量子密鑰分配和半量子秘密共享等半量子通信協(xié)議的安全具有重... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＢＫＭ０７協(xié)議原理??（１）?Ａｌｉｃｅ隨機(jī)選擇用Ｚ基或Ｘ基（Ｈａｄａｍａｒｄ基）制備量子比特｜０〉，１，＋或??

則中止協(xié)議。??（７）?Ａｌｉｃｅ選擇剩余的ＳＩＦＴ比特作為ＩＮＦＯ比特。??（８）?Ａｌｉｃｅ?公布糾錯(cuò)編碼（Ｅｒｒｏｒ?Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｏｄｅ，?ＥＣＣ）和保密增強(qiáng)（Ｐｒｉｖａｃｙ??Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，?ＰＡ）數(shù)據(jù)，Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ使用它們從ＩＮＦＯ比特中提取最終密鑰。??２．３．２基于隨機(jī)化的半置子密鑰分配協(xié)議一ＢＧＫＭ０９??隨后，Ｂｏｙｅｒ等又提出了第一個(gè)基于隨機(jī)化的半量子密鑰分配協(xié)議??一ＢＧＫＭ０９１５］。同樣，Ａｌｉｃｅ為量子方，Ｂｏｂ為經(jīng)典方，如圖２．２所示，具體步??驟如下：??Ａｌｉｃｅ?Ｂ〇ｂ??前向倍道?，測(cè)最?７??」〇〉，丨１〉，｜＋〉，｜－〉?＾?Ｚ??返還??Ｘ?反向估道??恢鉍順序?ｆｆｉ新排序??Ｚ??１??圖２．２?ＢＧＫＭ０９協(xié)議原理??（１）Ａｌｉｃｅ準(zhǔn)備Ｗ個(gè)粒子，每一個(gè)粒子隨機(jī)為｜０〉，｜１〉，｜＋〉或｜－〉。Ａｌｉｃｅ將７Ｖ??個(gè)粒子都發(fā)送給Ｂｏｂ。??（２）對(duì)于每一個(gè)收到的粒子，Ｂｏｂ隨機(jī)的選擇測(cè)量或返還，并將直接返還的??粒子重新排序。其中測(cè)量的粒子不再發(fā)送給Ａｌｉｃｅ。??（３）?Ａｌｉｃｅ將從Ｂｏｂ處返回的粒子存儲(chǔ)在量子寄存器中，并公布哪些粒子是用??１１??

?第３章半量子身份認(rèn)證協(xié)議???入量子比特或｜１＞到Ａｌｉｃｅ的量子比特串中。則Ｅｖｅ有５０％的可能選擇正確狀??態(tài)，成功檢測(cè)Ｅｖｅ操作的概率為顯然，只需要使用很少的粒子就可??以抵擋該攻擊。??如果Ｅｖｅ試圖假冒Ａｌｉｃｅ，她只能從｜〇），?｜１＞，｜＋）和｜＿）中隨機(jī)選擇一個(gè)態(tài)，??以準(zhǔn)備量子比特序列。當(dāng)Ａｌｉｃｅ準(zhǔn)備誘騙態(tài)粒子時(shí)，Ｅｖｅ選擇正確的狀態(tài)的概率??為５０％；當(dāng)Ａｌｉｃｅ準(zhǔn)備認(rèn)證粒子時(shí)，Ｅｖｅ可以選擇正確狀態(tài)的概率為２５％。因此，??Ｅｖｅ艦Ｂｏｂ檢驗(yàn)的概率為心１－＾－士，其中ｎ，是Ａｌｉｃｅ公布的誘騙態(tài)粒子??的數(shù)量，《２是Ａｌｉｃｅ公布的認(rèn)證粒子的數(shù)量。??ｔ?１??＼：Ｌ．??Ｐ?０?０?ｎ??圖３．１檢測(cè)概率?＜、誘騙態(tài)粒子比例尸及粒子數(shù)《??３．２．２截獲重發(fā)攻擊??（１）?３．１．１節(jié)協(xié)議安全性分析??首先，Ｅｖｅ從｜〇＞，｜１＞，｜＋＞和｜－＞中隨機(jī)選擇量子比特以準(zhǔn)備；７位偽量子比特??序列其次，Ｅｖｅ在傳輸過(guò)程中截獲并保存量子比特序列｜。〉，再將偽量子??比特序列｜〇＇＞發(fā)送給Ｂｏｂ。最后，Ｅｖｅ截獲并測(cè)量Ｂｏｂ發(fā)還的所有粒子，以推??斷Ｂｏｂ的操作。不幸地是，Ｅｖｅ甚至不知道這些返回粒子的原始位置，因此很難??推測(cè)出Ｂｏｂ的操作。??（２）?３．１．２節(jié)協(xié)議安全性分析??同樣，Ｅｖｅ從｜〇＞，?｜＋）和｜－＞中隨機(jī)選擇量子比特，準(zhǔn)備《偽量子序列，??１７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Circular Semi-Quantum Secret Sharing Using Single Particles[J]. 葉崇強(qiáng),葉天語(yǔ).  Communications in Theoretical Physics. 2018(12)

博士論文
[1]高維量子保密通信基礎(chǔ)技術(shù)研究[D]. 王紡翔.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3119419