發(fā)布時間：2020-07-12 19:32

【摘要】：隨著量子信息特別是量子計算的飛速發(fā)展,現(xiàn)階段正被廣泛應用的基于計算復雜性假設的經(jīng)典密碼體制的安全性受到了嚴峻的挑戰(zhàn)。為了解決這個問題,國內(nèi)外研究人員開始關注量子密碼體制。量子密碼是量子力學和經(jīng)典密碼學相結合的產(chǎn)物,它的安全性由Heisenberg測不準原理、量子不可克隆定理以及非正交量子態(tài)不可可靠區(qū)分定理等量子力學特性保證,與攻擊者所具備的計算能力無關。由于在安全性上具有明顯的優(yōu)勢,量子密碼受到了社會各界的廣泛關注并發(fā)展成為了密碼學中一個重要研究分支。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)議逐漸成為了該領域的研究重點之一本文主要研究多方量子密碼協(xié)議的相關問題,內(nèi)容涉及量子多方保密通信協(xié)議的設計,量子安全多方計算協(xié)議的設計以及相關多方量子密碼協(xié)議的分析與改進。論文的具體內(nèi)容如下：在量子多方保密通信協(xié)議的設計方面,①解決了如何構造在采用聯(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幺正操作。利用這些幺正操作并結合相應的量子信息載體,此類協(xié)議將具有免疫集體噪聲的能力。②提出了一個基于單粒子態(tài)和聯(lián)合檢測的星型網(wǎng)絡結構下的多用戶量子密鑰分發(fā)協(xié)議。在此協(xié)議中,網(wǎng)絡中任意兩個用戶都可以在一個服務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(包括服務中心)都不需要具備存儲量子態(tài)的能力,因而它在現(xiàn)有技術條件下?lián)碛懈叩目尚行�。在量子安全多方計算協(xié)議的設計方面,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)議和一個量子保密比較相等性協(xié)議。與之前的相關協(xié)議相比,這兩個協(xié)議在量子比特效率、可實現(xiàn)性或容錯性能方面具有一定的優(yōu)勢。②研究了如何利用量子力學原理來保護多方排序中的用戶匿名性,并提出了三個既能夠?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)對應起來。在多方量子密碼協(xié)議的分析與改進方面,①對一個利用χ態(tài)的多用戶量子通信網(wǎng)絡協(xié)議進行了分析,指出了該協(xié)議在攻擊者采用可提取相關性攻擊時所表現(xiàn)出的脆弱性,并給出了可行的改進方案。②對一個可用于網(wǎng)絡購物的受控量子安全直接通信協(xié)議進行了分析,指出了該協(xié)議在參與者采取截獲-重發(fā)攻擊時存在的安全漏洞,并基于該協(xié)議的特點提出了一個有效的改進方案。③對一個利用單粒子態(tài)和幺正操作的高效多方量子密鑰協(xié)商協(xié)議進行了分析,指出了該協(xié)議在參與者攻擊下既不能實現(xiàn)公平性也不能實現(xiàn)私密性,并對在設計一個真正安全且公平的量子密鑰協(xié)商協(xié)議時需要考慮的因素進行了簡要的討論。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O413;TN918.2
【圖文】：

是0的單位操作。其次，Ｍ應該正交于｜０＇〉和｜１＇〉驗證，當Ｍ的形式滿足這兩個條件時，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝個態(tài)都在自己所屬的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻轉(zhuǎn)。當然，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，我們選擇作為相應的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一個模為１的任意復數(shù)。這樣構造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一個量子態(tài)在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝兩組基之轉(zhuǎn)。逡逑法正確性證明逡逑

－２．邋—個７用戶星型網(wǎng)絡結構下的ＭＱＫＤ協(xié)議的簡易圖示。在這個網(wǎng)逡逑，７個用戶中的任意兩個都可通過執(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)合檢測提出一個具有星型網(wǎng)絡結構的逡逑議。協(xié)議中有一個負責制備和測量量子態(tài)的中屯、，在這個中屯、的幫逡逑中任意兩個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密鑰。例如，如果用戶－：？邋（Ｕｓｅｒ－ｚＯ想要Ｕｓｅｒ－ｙ）建立一組隨機密鑰，Ｕｓｅｒ－ｚ？和Ｕｓｅｒ－ｙ？可Ｗ將自己的隨機比特逡逑服務中屯、制備的量子態(tài)上，然后他們就可Ｗ根據(jù)中也公布的測量結逡逑隨機密鑰。在這種情況下，Ｕｓｅｒ－ｚ？和Ｕｓｅｒ－／進行的最主要量子操作逡逑／她們的秘密信息通過相應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，我們假設此協(xié)議中的經(jīng)典信息是通逡逑經(jīng)典信道進行傳遞的。同時，協(xié)議中的量子態(tài)采用塊傳輸?shù)姆绞竭M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應該正交于｜０＇〉和｜１＇〉驗證，當Ｍ的形式滿足這兩個條件時，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝個態(tài)都在自己所屬的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻轉(zhuǎn)。當然，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，我們選擇作為相應的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一個模為１的任意復數(shù)。這樣構造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一個量子態(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