量子对话协议研究

论文摘要

量子对话是双向量子安全直接通信，它的实现建立在物理学相关基础之上，相对于传统的建立于大整数分解、离散对数等数学难题的密码学，量子密码有着更好的优越性和更高的安全性。本文在研究已有量子密码协议及有关技术的基础上，对量子安全直接通信和量子对话方案的设计及其实现进行了分析，并重点研究了量子对话协议。论文的主要内容包括：（1）通过分析已有量子密码协议及其实现过程，对存在信息泄露缺陷的协议（Quasi-secure quantum dialogue using single photons. Sci. China-Phys. Mech. Astron.Qct. 2007. Vol. 50. 558-562）进行了改进，通过量子加密的方法提高了协议的安全性及量子利用率。该改进方法也可用于实现方法类似的其它协议。（2）基于分析用Bell态实现量子密钥分配、量子秘密共享等协议的原理和技术，提出了一种新的实现量子对话的方法。该方法通过纠缠态以及重新排序可实现安全、高效的量子对话协议。（3）在研究Bell态实现量子对话协议的基础上，将利用纠缠态以及重新排序的方法推广到用三维广义Bell态实现的量子对话协议中。这两个协议均可以抵抗窃听者通常采取的截获/重发攻击、特洛伊木马攻击以及纠缠攻击等典型攻击方式。并且这两个协议在现有技术条件下是容易实现的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 量子信息及量子对话协议研究现状
• 1.2 课题背景
• 1.3 章节安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 量子对话基础知识
• 2.1 量子力学基本假设
• 2.2 相关原理
• 2.2.1 量子不可克隆定理
• 2.2.2 不确定性原理
• 2.3 量子比特
• 2.3.1 基本量子比特
• 2.3.2 复合量子比特
• 2.3.3 Bell 态
• 2.4 常用的量子比特门
• 2.4.1 Hadamard 门
• 2.4.2 X门、Y门和Z门
• 2.4.3 量子受控非门
• 2.4.4 量子纠缠交换
• 2.5 BB84 协议
• 2.6 本章小结
• 第三章 量子安全直接通信与量子对话
• 3.1 Ping—pong 协议
• 3.1.1 安全性分析
• 3.1.2 性能分析
• 3.2 首个量子对话协议
• 3.2.1 安全性分析
• 3.2.2 改进协议
• 3.3 本章小结
• 第四章 量子对话协议中信息泄露的克服方案
• 4.1 准安全的量子对话协议
• 4.1.1 YW 协议
• 4.1.2 安全性分析
• 4.2 克服一些量子对话协议中信息泄露的方法
• 4.2.1 克服信息泄露的方法
• 4.2.2 与现有协议的比较
• 4.2.3 讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 用 Bell态及三维广义 Bell 态实现的量子对话协议
• 5.1 利用Bell 态实现的量子对话协议
• 5.1.1 用Bell 态实现的量子对话协议
• 5.1.2 安全性分析
• 5.2 利用三维广义Bell 态实现的量子对话协议
• 5.2.1 用two-qutrit 纠缠态实现的量子对话协议
• 5.2.2 安全性分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果