量子密钥分配和盲量子计算研究

发布时间：2017-06-15 05:02

  本文关键词：量子密钥分配和盲量子计算研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：量子密码学是以量子的物理特性为基础来完成密码学任务的新学科。量子密码的安全性以量子力学为基础并在理论上被证明为无条件安全。量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)是量子密码学的一个主要研究方向,是一种将量子力学与信息理论结合的密钥生成方式。研究量子密钥分配及其安全特性,对于通信安全具有重要的指导意义。量子计算是一种新的计算模式,它以量子力学理论为研究基础,对于量子密码、量子安全通信及量子计算机的物理实现均具有十分重要的影响。盲量子计算(Blind Quantum Computation,BQC)作为量子计算的一个研究方向,量子服务器为经典用户提供量子计算的同时也保证用户信息的安全,有效地结合了量子计算和量子密码学理论,其重要性更是不容忽视。本文首先对量子密码和量子计算的理论知识进行探究,之后以信息安全为出发点,分别研究量子密钥分配协议和盲量子计算协议。主要工作如下:(1)在总结经典量子密钥分配协议的基础上,分析并设计BB84协议的仿真过程,之后在经典计算机上完成仿真。(2)设计并实现一种基于量子纠缠态的量子密钥分配仿真模型,该模型可用于仿真理想环境、窃听环境和噪声环境下的量子密钥分配过程,仿真结果在一定程度上可验证量子密钥分配协议的无条件安全。(3)提出一种以纠缠交换为基础的双服务器盲量子计算协议,该协议将已有的基于纠缠交换的三服务器协议和单服务器协议结合,在一定程度上能减轻单服务器协议中服务器的负荷并降低三服务器协议的复杂性。(4)考虑到实际网络环境的变化特性决定了量子服务器的服务状态的不稳定性。进一步提出一种网络环境中的多服务器盲量子计算协议,该协议可以为经典客户端提供可靠的和高效的量子计算服务。
【关键词】：量子密码 量子纠缠 量子密钥分配 盲量子计算
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.4;O413
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 量子密钥分配9-10
• 1.2.2 盲量子计算10
• 1.3 本文主要内容及结构安排10-12
• 第2章 量子密码和量子计算基础12-28
• 2.1 量子态及其性质12
• 2.2 量子测量12-14
• 2.2.1 一般测量13
• 2.2.2 投影测量13-14
• 2.2.3 正定测量14
• 2.3 量子比特14-16
• 2.3.1 量子比特基本概念15
• 2.3.2 多量子比特系统15-16
• 2.3.3 纯态和混合态16
• 2.4 量子纠缠16-20
• 2.4.1 纠缠态16-18
• 2.4.2 Bell不等式18-19
• 2.4.3 纠缠交换19-20
• 2.5 量子信息20-21
• 2.5.1 不确定原理20
• 2.5.2 不可克隆原理20-21
• 2.6 量子计算21-28
• 2.6.1 基于量子线路的量子计算21-24
• 2.6.2 量子隐形传态24-25
• 2.6.3 基于测量模式的量子计算25-26
• 2.6.4 测量模型26-28
• 第3章 量子密钥分配研究28-46
• 3.1 量子密钥分配28
• 3.2 量子密钥分配协议28-33
• 3.2.1 BB84协议29-30
• 3.2.2 B92协议30-31
• 3.2.3 E91协议31-33
• 3.3 BB84协议仿真33-37
• 3.3.1 仿真设计33-35
• 3.3.2 仿真实现35-37
• 3.4 基于纠缠态的量子密钥分配协议仿真37-46
• 3.4.1 概率模型分析37-40
• 3.4.2 仿真结构设计40-41
• 3.4.3 仿真实现41-44
• 3.4.4 仿真结果分析44-46
• 第4章 盲量子计算协议研究46-58
• 4.1 基于线路模式的盲量子计算协议46
• 4.2 基于测量模式的盲量子计算协议46-50
• 4.2.1 Br ickwork态47-49
• 4.2.2 通用盲量子计算协议分析49-50
• 4.3 BF K系列BQC协议50-51
• 4.3.1 单服务器BQC协议50-51
• 4.3.2 改进的双服务器BQC协议51
• 4.4 基于纠缠交换的BQC协议51-55
• 4.4.1 基于ES三服务器BQC协议52-53
• 4.4.2 基于ES单服务器BQC协议53-54
• 4.4.3 基于ES双服务器BQC协议54-55
• 4.5 网络环境中的多服务BQC协议研究55-58
• 第5章 总结和展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 附录A 攻读硕士学位期间的科研成果64

  本文关键词：量子密钥分配和盲量子计算研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：451478