基于多能级单粒子态的多方与多方量子秘密共享和量子匿名排名

发布时间：2020-10-31 16:08

　　 量子秘密共享是量子通信的重要研究领域。相较于经典秘密共享,量子秘密共享在安全性上有着巨大优势:它的安全性不基于计算复杂性,而是由量子力学原理来保证。因此,在原理上,量子秘密共享可做到无条件安全。量子秘密共享的研究分为两个方面:共享量子态的量子秘密共享和共享经典信息的量子秘密共享。本文着重研究共享经典信息的量子秘密共享。我们提出了两个共享经典信息的量子秘密共享方案——基于多能级单粒子量子态的多方与多方之间量子秘密共享协议和基于多能级单粒子量子秘密共享的量子匿名排名协议,讨论了两个方案的安全性,并以两个简单案例为例论证所提两个方案的正确性。在第一个协议中,我们使用d组(d为奇素数)相互无偏基中的d~2个单粒子量子态作为协议实施的载体,实现多方(A组的r个成员)与多方(B组的q个成员)之间的量子秘密共享。在该协议中,A组的所有成员通过使用酉操作将她们各自的秘密信息直接编码在多能级单粒子态上,然后A组最后一个成员把所得到的多能级单粒子序列平均分成q份,并将这q份分别发送给B组的q个成员。B组所有成员通过测量对应位置的多能级单粒子态,就能共享由A组的r个成员共享的秘密信息。我们在协议中随机插入诱骗粒子,以此来避免窃听。随后,我们对协议进行分析,证明了协议的正确性以及可行性,同时给出协议的安全性分析,证明协议可避免窃听,能够抵抗拦截-重发攻击、纠缠攻击等窃听手段。在第二个协议中,我们利用d组(d为奇素数)相互无偏基的循环特性建立一方与多方之间的量子秘密共享关系。在此基础上,提出由一个服务器掌控的多个参与者参与排名的量子多方匿名排名协议。多个参与者通过建立秘密共享获得各自的秘密序列,并在秘密序列上编码各自拥有的数据集,然后将编码数据集后的秘密序列发送给服务器。服务器经过计算,将结果公布。各个参与者根据服务器公布的信息计算各自拥有数据的排名。此过程中,数据排名对除拥有者之外的所有参与者以及服务器都是匿名的。最后,我们对协议进行分析,证明了协议的正确性以及可行性,并分析了不同的攻击方案,给出安全分析证明。
【学位单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O413;TN918
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文组织结构
2 量子信息基础理论知识
    2.1 量子比特
    2.2 量子纠缠及纠缠交换
    2.3 量子测量
    2.4 量子不可克隆定理
    2.5 海森堡测不准原理
    2.6 幺正变换
    2.7 本章小结
3 量子秘密共享
    3.1 经典秘密共享
        3.1.1 经典（k,n）门限秘密共享方案
        3.1.2 方案分析
    3.2 量子秘密共享
        3.2.1 HBB协议
        3.2.2 G-QSS协议
    3.3 本章小结
4 多方与多方量子秘密共享与量子匿名排名方案
    4.1 基于d能级单粒子的多方与多方之间量子秘密共享协议
        4.1.1 具体协议
        4.1.2 正确性分析
        4.1.3 安全性分析
    4.2 基于d能级单粒子量子秘密共享的量子匿名排名协议
        4.2.1 具体协议
        4.2.2 正确性分析
        4.2.3 安全性分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢

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本文编号：2864176