单光子量子密码协议的设计与分析
发布时间：2021-03-07 03:36
量子密码是近三十年发展起来的一种新型密码技术,它是经典密码与量子力学相结合的产物。与传统基于计算安全的经典密码体制不同,量子密码的安全性不依赖于计算的复杂度,而是基于量子力学基本原理。量子力学基本原理使量子密码具有经典密码无法比拟的优势——无条件安全性和对窃听的可检测性。自1984年量子密码诞生至今,已有大量的量子密码协议被提出,这些协议丰富了量子密码的研究内容,也推动了量子密码的发展。然而现有的大部分量子密码协议大多基于纠缠态,而纠缠态光子的制备和测量相较于单光子来说技术难度较大、成本较高。在实际应用中,单光子被认为是最理想的量子信号源,虽然单光子和纠缠态光子一样会受到实际环境的干扰,但相比于克制环境对纠缠量子体系的退相干作用,克制环境对单光子的干扰代价更小,也更容易实现。而且与基于纠缠的量子密码协议相比,基于单光子的协议在可扩展性和可行性方面具有更为突出的优势。因此本文以单光子作为信息载体设计量子密码协议,主要内容涉及量子密码中的两个重要分支——量子秘密共享和量子直接通信,具体研究成果如下:（1）由于现有量子秘密共享协议只单纯地基于高维或二维量子体系,对于分发者和参与者分别位于不同...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BB84协议基本原理
控制模式用于检测信道是否存在窃听，而信息模式则用于加载和信息。若 Alice 选择控制模式，则 Alice 用 Z 基{0 , 1 }测量粒子 A，并记录其结果 MA。同时将其测量结果通过经典信道告知 Bob。Bob 接收到 Alice 量结果 MA后，也用 Z 基测量粒子 B，并记录其测量结果 MB。如果A M 则表示信道中存在窃听，Bob 告知 Alice 信道不安全，放弃此次通信。否重新回到步骤(2)开始下一对纠缠态粒子的传输。若 Alice 选择信息传输模式，则 Alice 根据要传输的信息比特值对粒子 A 相应的酉操作，酉操作0U 0 0 1 1编码比特 0，酉操作1U 0 0 编码比特 1。例如，当 Alice 要传输的信息比特 xn为 0 时，Alice 对粒子 行酉操作 U0。反之，若信息比特 xn为 1 时，Alice 对粒子 A 执行酉操作执行完酉操作后，Alice 将粒子 A 发送回 Bob。Bob 接收到 Alice 发送回子 A 后，将粒子 A 和粒子 B 进行联合 Bell 测量。若得到测量结果为 说明 Alice 发送的比特值为 0，若得到测量结果为 ，则说明 Alice 发比特值为 1。若 Alice 的信息还未传输结束，则重新返回步骤(2)继续。
第 3 章 基于 Huffman 树的量子秘密共享协议成的集合0 为 的基。接入结构限定了哪些参与者集合可以恢复原始秘密。因此接入结构 需满足单调性才可实现接入结构上的秘密共享，即参与者子集 A ，子集 B P且A B，则子集B 。3.2.2 轨道角动量级联分离网络轨道角动量级联分离网络[97]由多个轨道角动量基本分离单元构成，其可分离具有不同轨道角动量量子数（以下简称角量子数）的螺旋光子，因此可实现不同轨道角动量光子的分离。其基本分离单元如图 3-1 所示，图 3-1 中各物理器件缩写分别表示：QWP(四分之一波片)，PBS(偏振分束器)，HWP(半波片)，P1、P2(Dove棱镜)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dynamic quantum secret sharing protocol based on two-particle transform of Bell states[J]. 杜宇韬,鲍皖苏. Chinese Physics B. 2018(08)
[2]A secure rational quantum state sharing protocol[J]. Zhao DOU,Gang XU,Xiu-Bo CHEN,Xin LIU,Yi-Xian YANG. Science China（Information Sciences）. 2018(02)
[3]基于密集编码的多方与多方量子秘密共享[J]. 杜宇韬,鲍皖苏,管文强,周淳,付向群. 电子与信息学报. 2013(11)
博士论文
[1]量子秘密共享协议的设计与信息理论分析[D]. 肖鹤玲.西安电子科技大学 2013
[2]量子秘密共享及其它多方量子密码协议研究[D]. 石润华.中国科学技术大学 2011
[3]量子通信理论研究[D]. 邓富国.清华大学 2004
本文编号：3068334
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BB84协议基本原理
控制模式用于检测信道是否存在窃听，而信息模式则用于加载和信息。若 Alice 选择控制模式，则 Alice 用 Z 基{0 , 1 }测量粒子 A，并记录其结果 MA。同时将其测量结果通过经典信道告知 Bob。Bob 接收到 Alice 量结果 MA后，也用 Z 基测量粒子 B，并记录其测量结果 MB。如果A M 则表示信道中存在窃听，Bob 告知 Alice 信道不安全，放弃此次通信。否重新回到步骤(2)开始下一对纠缠态粒子的传输。若 Alice 选择信息传输模式，则 Alice 根据要传输的信息比特值对粒子 A 相应的酉操作，酉操作0U 0 0 1 1编码比特 0，酉操作1U 0 0 编码比特 1。例如，当 Alice 要传输的信息比特 xn为 0 时，Alice 对粒子 行酉操作 U0。反之，若信息比特 xn为 1 时，Alice 对粒子 A 执行酉操作执行完酉操作后，Alice 将粒子 A 发送回 Bob。Bob 接收到 Alice 发送回子 A 后，将粒子 A 和粒子 B 进行联合 Bell 测量。若得到测量结果为 说明 Alice 发送的比特值为 0，若得到测量结果为 ，则说明 Alice 发比特值为 1。若 Alice 的信息还未传输结束，则重新返回步骤(2)继续。
第 3 章 基于 Huffman 树的量子秘密共享协议成的集合0 为 的基。接入结构限定了哪些参与者集合可以恢复原始秘密。因此接入结构 需满足单调性才可实现接入结构上的秘密共享，即参与者子集 A ，子集 B P且A B，则子集B 。3.2.2 轨道角动量级联分离网络轨道角动量级联分离网络[97]由多个轨道角动量基本分离单元构成，其可分离具有不同轨道角动量量子数（以下简称角量子数）的螺旋光子，因此可实现不同轨道角动量光子的分离。其基本分离单元如图 3-1 所示，图 3-1 中各物理器件缩写分别表示：QWP(四分之一波片)，PBS(偏振分束器)，HWP(半波片)，P1、P2(Dove棱镜)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dynamic quantum secret sharing protocol based on two-particle transform of Bell states[J]. 杜宇韬,鲍皖苏. Chinese Physics B. 2018(08)
[2]A secure rational quantum state sharing protocol[J]. Zhao DOU,Gang XU,Xiu-Bo CHEN,Xin LIU,Yi-Xian YANG. Science China（Information Sciences）. 2018(02)
[3]基于密集编码的多方与多方量子秘密共享[J]. 杜宇韬,鲍皖苏,管文强,周淳,付向群. 电子与信息学报. 2013(11)
博士论文
[1]量子秘密共享协议的设计与信息理论分析[D]. 肖鹤玲.西安电子科技大学 2013
[2]量子秘密共享及其它多方量子密码协议研究[D]. 石润华.中国科学技术大学 2011
[3]量子通信理论研究[D]. 邓富国.清华大学 2004
本文编号：3068334
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