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量子保密协议的信息—破坏模型

作　者: 张胜利
导　师: 金晨辉；邹旭波
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 密码学
关键词: 密码学量子密码保真度个体攻击信息破坏界限
分类号: TN918.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要

量子密码是当前计算机科学和物理科学的热门研究问题之一。它基于量子力学的基本原理提供了信息无条件安全传输的完美解决方案。然而在实际的通信系统中，不可避免的信道干扰和通信设备在物理上的缺陷给这套完美的方案带来了可怕的安全隐患。自第一个量子密码协议BB84提出以来，人们就开始了对量子密码协议安全性分析的研究。现在大家已讨论的攻击有克隆攻击，IRUD攻击，中间基测量攻击，分束攻击，联合攻击等。其中，前三者皆可认为是个体攻击的特殊情况。同时，在物理实现上个体攻击也是比较容易实现的。本文从量子保真度的角度出发，首先提出了一个个体攻击的“信息一破坏”模型。与经典通信相比，量子通讯一个最显著的特点是窃听者无论采用任何手段从一个未知的量子态获取信息，就必然要对该量子态带来一定程度的破坏。并且获取的信息越多，破坏也就越大。于是，从破坏的多少就能够对窃听所获得的信息量做一个很好的估计。模型所求解的信息破坏界限就是给定的“破坏”程度下，求解量子力学条件所允许窃听者所获得的最大“信息”量。在单体信息破坏界限的基础上，我们重新推证了基于两体最大纠缠的通信协议的信息破坏界限。随后，我们改进推广了最大纠缠态的量子非破坏测量的量子电路实现方案，并验证了此方案在攻击时的最优性。由于在实际实验中所得到两体纠缠态往往可等效为部分纠缠，于是我们又降低了对系统的对称性要求，并求解了部分纠缠特别是具有相同纠缠度的部分纠缠态的信息破坏界限。对于特定纠缠度6=√3／5的部分纠缠态，我们给出了解析解，找到了最优的攻击测量方案。而更一般的情况，我们首先在数值上给出了其界限。而后，为了更容易地应用到实践中，我们又构造了一个与真实值十分吻合的此界限的近似解析表达式。三量子纠缠态主要应用于量子秘密共享协议中。为了分析此类协议的安全性下限，我们又将该模型应用于三体GHZ纠缠态的研究中。求得了对于二能级GHZ态，其最优的估计保真度可达13／54。并且，我们还得到了其信息破坏界限。进而给出了三体秘密共享方案的安全下限。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-21
  1.1 研究背景和主要成果  9-11
  1.2 量子信息中的测量  11-15
  1.3 量子密码协议中的个体攻击的"信息-破坏"模型  15-17
  1.4 "协变"的量子操作  17-19
  1.5 本章小结  19-21
第二章两体最大纠缠态的"信息-破坏"模型  21-33
  2.1 最大纠缠态的"信息-破坏"界限  21-22
  2.2 最大纠缠态的"信息-破坏"界限的重新推导  22-25
  2.3 最小"破坏"的量子电路实现方案  25-31
    2.3.1 单量子比特门  25-26
    2.3.2 两量子逻辑门  26-31
  2.4 本章小结  31-33
第三章部分纠缠态的最优测量方案  33-45
  3.1 部分纠缠的"信息-破坏"界限  33-40
    3.1.1 最大纠缠态的"信息-破坏"界限(b=0)  36-37
    3.1.2 部分纠缠Ω_(b=(3/5)~(1/2))的"信息-破坏"界限  37-38
    3.1.3 0  38-40
  3.2 部分纠缠的"信息-破坏"界限近似解  40-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章基于GHZ态的秘密共享协议中的"信息-破坏"模型  45-53
  4.1 基于GHZ态的秘密共享方案  45-47
  4.2 GHZ态的最优估计  47-49
  4.3 秘密共享协议的安全下限  49-51
  4.4 本章小结  51-53
第五章结束语  53-55
参考文献  55-57
附录一 M_(mn,pq),M_Π的计算  57-59
附录二线性组合C(p)的最优性  59-61
作者简历攻读硕士学位期间的主要工作  61-63
致谢  63

量子保密协议的信息—破坏模型

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