论文摘要
上世纪下半叶以来，科学家在量子力学的基础上建立了量子密码学的概念。这种加密方法是用量子状态来作为信息加密和解密的密钥。任何想测算破译密钥的人，都会因改变量子态而无法得到有用的信息。与建立在复杂数学计算基础上的传统加密法相比，量子密码学在理论上是“绝对安全”的，在信息交流日趋频繁的今天具有广阔的应用前景和重大的科学意义。从理论上来说，传统的数学计算加密方法都是可以破译的，再复杂的数学密码也可以找到规律。第一台现代计算机的诞生，就是为了破解复杂的数学密码。随着计算机的飞速发展，破译数学密码的难度也逐渐降低。特别是目前量子计算机的研究以及一些量子算法如Shor大整数分解因子算法和Grover未加整理数据库搜索算法的提出，给经典密码体制以致命的打击，这也使得量子密码学显得更为重要。所以本论文主要探讨和研究量子密码学中的一些问题，主要对量子密钥分配、量子身份认证、量子秘密共享、量子签名、量子密码算法以及量子安全直接通信等方面进行了研究，主要成果及创新体现在以下几个方面： 1．证明量子密钥分配方案所基于的W态只能为系数全部相同的对称形式，提出了一种基于W态的量子密钥分配方案。接收方随机非对称地使用消息模式和控制模式来保证该量子密钥分配协议的安全。与以往采用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）最大纠缠态的量子密钥分配方案相比，基于W态的方案效率不高，但目的只是为了证明可以采用不同于GHZ态之外的其它态用于量子密钥分配。 2．提出了一种网络多用户量子认证和密钥分配理论方案。类似于现代密码学中的网络认证体系结构提出了一种基于网络中用户与所属的可信服务器之间共享Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠对进行身份认证和密钥分配的分布式客户机朋艮务器体系结构。基于该体系结构实现网络中任意用户之间的身份认证和密钥分配。可信服务器只提供用户的身份认证以及交换粒子之间的纠缠使得两个想要秘密通信的用户的粒子纠缠起来。密钥的生成由发起请求的用户自己完成。网络中的用户只需和所属的可信服务器共享EPR纠缠对，通过经典信道和量子信道与服务器通信。用户不需要互相共享EPR纠缠对，这使得网络中的EPR对的数量由O（n2）减小到O（n）。 3．提出了一种基于纠缠交换的多方多级量子密钥分配协议。构造了一组两方三级系统的完备正交归一化基，利用该正交归一化基和
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