基于纠缠态和身份认证的量子对话协议的设计与研究

论文摘要

随着量子信息技术的迅速发展,依靠计算复杂度保证协议安全性的传统密码体制将面临着严重威胁。因此,不依赖任何计算假设的量子通信技术受到广泛的关注。量子安全通信是一种完美结合量子力学特性和通信技术的新兴交叉科学。与经典的通信技术相比较,量子安全通信具有保密性强、高效等特点。量子安全直接通信是量子安全通信的重要组成部分,是指通信双方在不需要预先共享密钥的情况下,就可以在传输量子态的同时完成秘密信息的传输。而量子对话就是双向的量子安全直接通信协议,是量子通信研究领域中的一个重要分支。在量子通信过程中,使用纠缠态传输信息也是学者们的研究主流。此外,量子身份认证技术在保证协议的安全性、完成通信者之间的身份认证等方面发挥着巨大作用。因此,本文主要对基于纠缠态和身份认证的量子对话协议展开研究和设计。本论文的主要工作内容如下:（1）提出一个基于三粒子纠缠态和身份认证的受控量子对话协议。考虑到量子身份认证技术能够实现通信双方的身份认证,而部分受控量子对话协议效率低且不安全,本文首次提出基于三粒子纠缠态和身份认证的受控量子对话协议。通过单粒子测量和经典通信,通信双方可以完成秘密信息的安全传输。安全性分析表明该协议可以抵御常见的内部攻击和外部攻击,协议是安全的;效率分析结果证明其比已存在的同类型协议具有更高的效率。（2）提出基于GHZ-like纠缠态的高效的带身份认证的量子对话协议。分析发现已有的同类型协议,发现不仅通信效率低,还存在安全性问题。通过利用GHZ-like态的纠缠特性,本文设计一个高效的具有身份认证的量子对话协议。通过执行酉操作,GHZ-like纠缠态可以实现相互的转换。该协议充分利用了量子纠缠态的高保密容量特性,理论效率达到80%,高于同类的其他协议。同时,安全性分析证明其可以抵抗常见的攻击,也是安全的。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 量子对话的研究现状

1.3 研究内容与结构安排

1.3.1 研究内容

1.3.2 结构安排

1.4 本章小结

第二章基础知识

2.1 量子力学基础

2.1.1 量子比特

2.1.2 量子逻辑门

2.1.3 量子密集编码

2.1.4 测不准原理

2.1.5 量子不可克隆定理

2.2 量子密码基础

2.2.1 量子密钥分发

2.2.2 量子安全直接通信

2.2.3 量子身份认证

2.3 信息论基础

2.3.1 信息熵

2.3.2 信息量

2.3.3 Holevo界

2.4 本章小结

第三章基于三粒子纠缠态和身份认证的受控量子对话协议

3.1 协议流程描述

3.1.1 制备三粒子纠缠态

3.1.2 CAQD协议描述

3.2 安全性分析

3.2.1 内部攻击

3.2.2 外部攻击

3.3 效率分析

3.4 本章小结

第四章基于GHZ-like纠缠态的高效的带认证的量子对话协议

4.1 协议流程描述

4.2 协议安全性分析

4.2.1 信息泄露问题

4.2.2 测量-重发攻击

4.2.3 纠缠-测量攻击

4.2.4 修改攻击

4.2.5 中间人攻击

4.2.6 特洛伊木马攻击

4.3 协议效率分析

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 内容总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 齐佳敏

导师: 陈秀波

关键词: 量子安全直接通信,量子对话,纠缠态,身份认证,安全性

来源: 北京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 北京邮电大学

分类号: O413;TN918

总页数: 61

文件大小: 3962K

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