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半量子秘密共享和盲量子计算的研究

2020-12-08阅读(932)

半量子秘密共享和盲量子计算的研究

论文摘要

量子密码是基于量子力学的基本原理来保证信息安全。最有名的例子则是量子密钥分发,它在理论上已被证明是无条件安全的。此外,它还包含很多其它内容,其中半量子秘密共享(Semiquantum Secret Sharing,SQSS)和盲量子计算(Blind Quantum Computation,BQC)也是它的两个重要组成部分。典型的量子秘密共享(Quantum Secret Sharing,QSS)方法是Alice将量子的或经典的秘密信息分成两个部分,分别发送给Bob和Charlie,当且仅当Bob和Charlie合作才能恢复出完整的秘密信息。但是它通常要求参与方具有较强的量子能力,而量子资源是极其昂贵的,因此以降低参与方所需要的量子能力为目标的半量子秘密共享成为一个重要的研究方向。另一方面量子计算是一种效率极高的计算模式,然而量子计算机即使被构建出来也极难在短时间内普及,在未来的很长一段时间内,量子计算机将大概率以“云”的形式供给集体或个人使用,此种形式下与计算相关的数据的保密性就是计算过程中非常重要的一环。盲量子计算可以保证客户将计算委托给量子服务器过程中输入、输出和算法的保密性。本文主要是针对半量子秘密共享和盲量子计算进行研究,主要工作如下:1.观测到一个典型的半量子秘密共享协议需要经典方Bob和Charlie具有以Z基测量的能力,量子方Alice需要访问量子内存,而目前的量子内存只能进行极短时间的存储。在此协议的基础上,用经典方随机制备一个Z基形式的态,来取代之前的协议中用Z基测量再制备相同结果的态的方法。经典方不再需要测量设备,不仅降低了经典方的负担,而且增加了一定的安全性。同时量子方Alice可以对经典方返回的量子比特逐个进行测量,改进了之前把收到量子比特存储起来再统一测量的方法。可见参与秘密共享的三方所需要的量子能力都大幅度的减少。2.发现已存在的盲量子计算协议都只考虑了计算结果正确性的验证,或者只考虑了抵抗量子信道噪声和损失的方法,而忽略了参与方身份认证的问题,这就使得参与方可能遭受中间人攻击和拒绝服务攻击。因此,我们进一步完善典型的盲量子计算协议,通过添加身份认证来抵抗这两种攻击。具体是以单服务器和双服务器的盲量子计算协议为基础,通过引入一个可信的第三方来保证数据的完整性和参与双方的身份认证。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 研究现状
  •   1.3 本文的主要研究内容和结构安排
  • 第2章 量子密码学的基础
  •   2.1 量子比特
  •     2.1.1 单量子比特
  •     2.1.2 多量子比特
  •     2.1.3 Bell态
  •   2.2 量子测量
  •     2.2.1 一般测量
  •     2.2.2 投影测量
  •     2.2.3 POVM测量
  •   2.3 量子线路
  •     2.3.1 单量子比特门
  •     2.3.2 多量子比特门
  •   2.4 量子通信
  •     2.4.1 量子隐形传态
  •     2.4.2 超密编码
  •     2.4.3 BB84 协议
  •   2.5 量子算法
  •     2.5.1 量子傅里叶变换
  •     2.5.2 Grover量子搜索算法
  • 第3章 半量子秘密共享的研究
  •   3.1 典型的量子秘密共享协议
  •   3.2 典型的半量子秘密共享协议
  •     3.2.1 基于GHZ态的SQSS协议
  •     3.2.2 基于双量子比特纠缠态的SQSS协议
  •     3.2.3 基于双量子比特积态的SQSS协议
  •   3.3 所提出的LR-SQSS协议
  •     3.3.1 LR-SQSS协议的内容
  •     3.3.2 理论安全性分析
  •     3.3.3 抵抗光子数分离攻击
  •     3.3.4 类似SQSS协议的对比
  • 第4章 盲量子计算的研究
  •   4.1 基于测量的量子计算
  •   4.2 BFK系列BQC协议
  •     4.2.1 Brickwork态
  •     4.2.2 单服务器的BQC协议
  •     4.2.3 双服务器的BQC协议
  •   4.3 三服务器的BQC协议
  •     4.3.1 纠缠交换
  •     4.3.2 TS-BQC协议
  •   4.4 客户只测量的BQC协议
  •     4.4.1 基础MO-BQC协议
  •     4.4.2 抗噪声的MO-BQC协议
  •     4.4.3 可验证的MO-BQC协议
  •   4.5 所提出的QI-BQC协议
  •     4.5.1 单服务器的QI-BQC协议
  •     4.5.2 双服务器的QI-BQC协议
  • 第5章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间参与的项目及研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 李竹林

    导师: 李琴

    关键词: 半量子秘密共享,盲量子计算,量子计算,量子密码

    来源: 湘潭大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,电信技术,计算机硬件技术

    单位: 湘潭大学

    基金: NSFC-通用技术基础研究联合基金(No.U1736113),湖南省自然科学基金(No.2018JJ2403)

    分类号: TP38;O413;TN918.4

    DOI: 10.27426/d.cnki.gxtdu.2019.000833

    总页数: 61

    文件大小: 1137K

    下载量: 74

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