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基于4D量子态的量子秘密比较协议

基于4D量子态的量子秘密比较协议

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作者：刘超南昌大学

学位级别：硕士

随着社交网络的广泛普及和各种新型信息技术（如大数据和云计算）的迅猛发展,个人信息以及国家安全数据通过互联网进行传输已成为常态。当面对计算能力持续提升的未来计算机以及新算法的涌现时,传统的密码技术存在一些固有的局限性,包... 详细信息

随着社交网络的广泛普及和各种新型信息技术（如大数据和云计算）的迅猛发展,个人信息以及国家安全数据通过互联网进行传输已成为常态。当面对计算能力持续提升的未来计算机以及新算法的涌现时,传统的密码技术存在一些固有的局限性,包括对计算复杂度的依赖、对暴力破解的脆弱性以及密钥分发和管理的复杂性,这些问题显著增加了信息泄露的风险。因此,探索和思考更优的密码技术方案已成为数字时代的发展趋势,量子密码正是在这一背景下应运而生的新型密码技术之一。量子密码利用量子力学的特性为实现无条件安全性提供了可行性。因此,研究者探索利用量子力学原理来构建更安全的密码协议,即量子密码协议。受现有量子密码协议的启发,本文基于4D类GHZ态和4D分层量子态设计了两个新颖的量子秘密比较协议。其主要研究工作如下:针对d维纠缠态实验制备较难的问题,本文提出了一个基于4D三粒子类GHZ态的新型量子秘密比较协议。该协议可以使两个参与者借助半诚实第三方来验证他们各自的秘密信息是否一致而不泄露自己的秘密,其中两个参与方和半诚实第三方不涉及幺正操作以及纠缠交换操作,只需要单粒子测量就能实现秘密的比较。与现有的量子秘密比较协议相比,通过在IBM Qiskit编程平台运行量子程序,实现对该协议中的六量子比特态的量子线路的搭建与测量,验证了其测量结果符合预期。通过详细的分析验证了协议的正确性和有效性以及表明所提出的两方量子秘密比较协议能够抵御内部攻击和外部攻击。此外,该协议的量子比特效率达到了2 00～0。鉴于目前量子设备价格昂贵和技术难度大,一般用户难以享受量子技术所带来的便利,本文设计了一个基于4D分层量子态和委托计算模型的量子秘密比较协议。利用4D分层量子态的特性,该协议在保证了传输的安全性与可靠性的同时,也能够比较秘密信息的相等性。本协议采用诱骗光子技术与序列位置混淆方法相结合的方式,保证了协议的安全性。相较于目前已有的量子秘密比较协议而言,该协议不需要使用量子密钥分发协议来生成预共享密钥,减少了量子资源的消耗。通过在IBM Qiskit编程平台运行量子程序,该协议的正确性得以验证。详细的安全性分析表明该协议可以抵抗外部和内部攻击。

关键词：类GHZ态分层量子态量子秘密比较量子密码

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