基于量子理論的秘密共享協(xié)議和對話協(xié)議研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,人與人之間信息交換變得越發(fā)迫切與頻繁。如何確保交換過程中的信息的安全催生出以此為研究目標的一門科學一密碼學。然而,目前廣泛應用于保密通信中的密碼體制(密碼算法)的安全性大多依賴于沒有嚴格證明的數學難題,隨著經典計算機計算能力的提高和量子分解算法研究領域的重大突破,依賴于數學難題的密碼體制的安全性將面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。量子密碼的出現使密碼研究者們擺脫了這一窘境。量子密碼學是密碼學與量子力學相結合的產物,其安全性受到量子力學基

2、本規(guī)律的保證。量子不可克隆原理和Heisenberg測不準原理保證了量子密碼體制具有無條件安全性和對竊聽的可檢測性,因此,量子密碼體制具有良好的性能和應用前景。本文緊跟量子密碼協(xié)議研究領域的前沿熱點問題,主要取得了以下成果:
　　 (1)基于兩粒子糾纏態(tài)提出一個高效的量子秘密共享協(xié)議。協(xié)議中,除去用作檢測竊聽的粒子外,所有的EPR糾纏對均可以用作生成最終的秘密信息,因此,協(xié)議的理論效率接近100％。協(xié)議可以抵抗內部成員的攻擊,諸

3、如不可見光子檢測攻擊、特洛伊木馬攻擊以及密集編碼攻擊對于提出的協(xié)議都是無效的,同時,一種被稱為不透明欺騙攻擊的有效性也被首次分析。
　　 (2)指出兩個高效的具有高容量的量子秘密共享協(xié)議中存在的安全性問題并給出相應的改進方案。改進的協(xié)議是基于對兩粒子糾纏態(tài)直接編碼而不是通過對某些特定的局部正交變換的編碼來實現,協(xié)議是安全高效的；同時,我們將協(xié)議成功的推廣到多方的情況,為此類協(xié)議的進一步的應用奠定了堅實的基礎；最后,我們對此類量子

4、秘密共享協(xié)議中存在的一個有趣但是非常重要的問題(即協(xié)議中共享的消息不是由Boss而是由代理聯(lián)合生成的,這是與量子秘密共享的應用情景相違背的)展開討論,通過對我們提出的協(xié)議做一些細微的修改即可避免此問題。
　　 (3)分析了一個基于X-類型糾纏態(tài)的三方量子秘密共享協(xié)議中存在的安全隱患并給出相應的改進方案。通過截獲一重發(fā)攻擊,協(xié)議中的不誠實成員Bob(注意,并不是Charlie)可以在沒有Charlie的幫助下完全獲得Alice所有

5、的秘密信息。
　　 (4)指出一個基于Bell態(tài)測量的量子秘密共享協(xié)議中的不安全性并給出相應的改進方案。在原協(xié)議中,任何代理Alice(或Bob)可以在沒有別的成員的幫助下非法的獲得Trent的一半秘密消息:通過修改量子態(tài)和經典信息的對照表,最終使得協(xié)議安全；改進的協(xié)議擁有以下的優(yōu)點:(a)成員不需要制備任何量子態(tài),也不需要執(zhí)行對粒子的任何局部正交變換操作；(b)在生成最終的秘密時,所有的成員唯一需要做的就是對糾纏對做Bell態(tài)

6、測量；(c)除了在檢測竊聽階段需要傳輸經典信息外,協(xié)議在執(zhí)行過程中不需要傳遞任何經典信息；(d)所有的信息只需在量子信道中傳輸一次,這也就意味著由于信道中存在噪聲而損失的粒子很少。
　　 (5)指出一個可以實現多方與多方之間秘密共享的量子秘密共享協(xié)議中存在的安全性隱患并給出相應的改進方案。在原協(xié)議中,群組1中的最后一個成員可以非法獲得協(xié)議中的大部分秘密。
　　 (6)基于單粒子提出一個具有高量子比特利用率的量子對話協(xié)議,