【摘要】：隨著量子信息特別是量子計(jì)算的飛速發(fā)展,現(xiàn)階段正被廣泛應(yīng)用的基于計(jì)算復(fù)雜性假設(shè)的經(jīng)典密碼體制的安全性受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了解決這個(gè)問題,國內(nèi)外研究人員開始關(guān)注量子密碼體制。量子密碼是量子力學(xué)和經(jīng)典密碼學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,它的安全性由Heisenberg測不準(zhǔn)原理、量子不可克隆定理以及非正交量子態(tài)不可可靠區(qū)分定理等量子力學(xué)特性保證,與攻擊者所具備的計(jì)算能力無關(guān)。由于在安全性上具有明顯的優(yōu)勢,量子密碼受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注并發(fā)展成為了密碼學(xué)中一個(gè)重要研究分支。量子密碼的研究早期主要集中在兩方之間的協(xié)議。隨著研究的不斷深入,多方量子密碼協(xié)議逐漸成為了該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一本文主要研究多方量子密碼協(xié)議的相關(guān)問題,內(nèi)容涉及量子多方保密通信協(xié)議的設(shè)計(jì),量子安全多方計(jì)算協(xié)議的設(shè)計(jì)以及相關(guān)多方量子密碼協(xié)議的分析與改進(jìn)。論文的具體內(nèi)容如下：在量子多方保密通信協(xié)議的設(shè)計(jì)方面,①解決了如何構(gòu)造在采用聯(lián)合(竊聽)檢測策略的多方量子密碼協(xié)議中所需用到的幺正操作的問題,并給出了能夠用于抵抗不同種類集體噪聲的相關(guān)幺正操作。利用這些幺正操作并結(jié)合相應(yīng)的量子信息載體,此類協(xié)議將具有免疫集體噪聲的能力。②提出了一個(gè)基于單粒子態(tài)和聯(lián)合檢測的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的多用戶量子密鑰分發(fā)協(xié)議。在此協(xié)議中,網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)用戶都可以在一個(gè)服務(wù)中心的幫助下完成量子密鑰分發(fā)。與已有的采用聯(lián)合檢測的多方量子保密通信協(xié)議相比,該協(xié)議的所有參與者(包括服務(wù)中心)都不需要具備存儲(chǔ)量子態(tài)的能力,因而它在現(xiàn)有技術(shù)條件下?lián)碛懈叩目尚行�。在量子安全多方�?jì)算協(xié)議的設(shè)計(jì)方面,①利用聯(lián)合檢測策略分別提出了一類多方量子秘密共享協(xié)議和一個(gè)量子保密比較相等性協(xié)議。與之前的相關(guān)協(xié)議相比,這兩個(gè)協(xié)議在量子比特效率、可實(shí)現(xiàn)性或容錯(cuò)性能方面具有一定的優(yōu)勢。②研究了如何利用量子力學(xué)原理來保護(hù)多方排序中的用戶匿名性,并提出了三個(gè)既能夠?qū)崿F(xiàn)排序功能又能夠保證用戶匿名性的量子匿名多方多數(shù)據(jù)排序協(xié)議。在每個(gè)協(xié)議中,排序參與者可以安全地得到自己數(shù)據(jù)的正確排名,而其它任何人都不能將其身份與數(shù)據(jù)對應(yīng)起來。在多方量子密碼協(xié)議的分析與改進(jìn)方面,①對一個(gè)利用χ態(tài)的多用戶量子通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了分析,指出了該協(xié)議在攻擊者采用可提取相關(guān)性攻擊時(shí)所表現(xiàn)出的脆弱性,并給出了可行的改進(jìn)方案。②對一個(gè)可用于網(wǎng)絡(luò)購物的受控量子安全直接通信協(xié)議進(jìn)行了分析,指出了該協(xié)議在參與者采取截獲-重發(fā)攻擊時(shí)存在的安全漏洞,并基于該協(xié)議的特點(diǎn)提出了一個(gè)有效的改進(jìn)方案。③對一個(gè)利用單粒子態(tài)和幺正操作的高效多方量子密鑰協(xié)商協(xié)議進(jìn)行了分析,指出了該協(xié)議在參與者攻擊下既不能實(shí)現(xiàn)公平性也不能實(shí)現(xiàn)私密性,并對在設(shè)計(jì)一個(gè)真正安全且公平的量子密鑰協(xié)商協(xié)議時(shí)需要考慮的因素進(jìn)行了簡要的討論。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O413;TN918.2
【圖文】：

是0的單位操作。其次，Ｍ應(yīng)該正交于｜０＇〉和｜１＇〉驗(yàn)證，當(dāng)Ｍ的形式滿足這兩個(gè)條件時(shí)，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝個(gè)態(tài)都在自己所屬的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻轉(zhuǎn)。當(dāng)然，滿足件的Ｍ有很多選擇，如：逡逑Ｍ，邋＝｜２＇〉〈３＇｜＋｜３＇）〈４＇｜邋＋邋．．．＋｜（ｄ－ｌ）＇〉〈２＇｜邐（２－Ｍ，＝＼２＇）｛２＇＼＋－＋＼ｉｄ－＼ｙ）｛｛ｄ－ｉｙ＼邐口邋＿編碼操作ｔ／レッ后，我們選擇作為相應(yīng)的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一個(gè)模為１的任意復(fù)數(shù)。這樣構(gòu)造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一個(gè)量子態(tài)在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝兩組基之轉(zhuǎn)。逡逑法正確性證明逡逑

－２．邋—個(gè)７用戶星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的ＭＱＫＤ協(xié)議的簡易圖示。在這個(gè)網(wǎng)逡逑，７個(gè)用戶中的任意兩個(gè)都可通過執(zhí)行么正操作建立安全密巧。逡逑中，我們將基于單粒子態(tài)和聯(lián)合檢測提出一個(gè)具有星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的逡逑議。協(xié)議中有一個(gè)負(fù)責(zé)制備和測量量子態(tài)的中屯、，在這個(gè)中屯、的幫逡逑中任意兩個(gè)用戶主要通過在傳遞給他們的量子態(tài)上執(zhí)行一些簡單的逡逑可Ｗ安全地建立起一組隨機(jī)密鑰。例如，如果用戶－：？邋（Ｕｓｅｒ－ｚＯ想要Ｕｓｅｒ－ｙ）建立一組隨機(jī)密鑰，Ｕｓｅｒ－ｚ？和Ｕｓｅｒ－ｙ？可Ｗ將自己的隨機(jī)比特逡逑服務(wù)中屯、制備的量子態(tài)上，然后他們就可Ｗ根據(jù)中也公布的測量結(jié)逡逑隨機(jī)密鑰。在這種情況下，Ｕｓｅｒ－ｚ？和Ｕｓｅｒ－／進(jìn)行的最主要量子操作逡逑／她們的秘密信息通過相應(yīng)的么正操作隱藏在被傳輸?shù)牧孔討B(tài)中。逡逑多數(shù)現(xiàn)有的量子密碼協(xié)議一樣，我們假設(shè)此協(xié)議中的經(jīng)典信息是通逡逑經(jīng)典信道進(jìn)行傳遞的。同時(shí)，協(xié)議中的量子態(tài)采用塊傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)逡逑傳輸是由龍桂魯?shù)热耸紫忍岢龅模校樱�，它是量子信息處理中用來傳輸逡逑一重法。此，基于合測的ＭＫＤ逡逑

是0的單位操作。其次，Ｍ應(yīng)該正交于｜０＇〉和｜１＇〉驗(yàn)證，當(dāng)Ｍ的形式滿足這兩個(gè)條件時(shí)，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝個(gè)態(tài)都在自己所屬的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻轉(zhuǎn)。當(dāng)然，滿足件的Ｍ有很多選擇，如：逡逑Ｍ，邋＝｜２＇〉〈３＇｜＋｜３＇）〈４＇｜邋＋邋．．．＋｜（ｄ－ｌ）＇〉〈２＇｜邐（２－Ｍ，＝＼２＇）｛２＇＼＋－＋＼ｉｄ－＼ｙ）｛｛ｄ－ｉｙ＼邐口邋＿編碼操作ｔ／レッ后，我們選擇作為相應(yīng)的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一個(gè)模為１的任意復(fù)數(shù)。這樣構(gòu)造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一個(gè)量子態(tài)在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝兩組基之轉(zhuǎn)。逡逑法正確性證明逡逑

本文編號：2752396