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量子电子学报 2023年第5期40卷 726-737页

作者：黄灌娄小平湖南师范大学信息科学与工程学院湖南长沙410081

半量子通信协议允许只具有有限量子能力的参与者进行量子通信,与全量子通信协议相比,减少了量子资源损耗,节约了量子硬件成本。基于半量子模型,以四粒子Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态作为量子资源态,提出了一种新型半量子私有比... 详细信息

半量子通信协议允许只具有有限量子能力的参与者进行量子通信,与全量子通信协议相比,减少了量子资源损耗,节约了量子硬件成本。基于半量子模型,以四粒子Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态作为量子资源态,提出了一种新型半量子私有比较协议。该协议可以在半诚实第三方的帮助下比较两个经典用户Alice和Bob的信息是否相等,且不泄露他们的秘密信息。安全性分析表明该协议可以抵御内部攻击和外部攻击,与现有的半量子私有比较协议相比,经典用户所需的量子能力更少,只需执行Z基测量和反射接收的粒子,且具有较高的量子比特效率。此外,通过IBM量子云平台进行了仿真实验,验证了所提协议的正确性。

关键词：量子信息量子密码学半量子私有比较四粒子GHZ态 IBM量子云平台半诚实第三方

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安全多方量子计算协议研究

安全多方量子计算协议研究

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作者：谢力湘潭大学

学位级别：硕士

安全多方量子计算作为近二十年来最热门的量子密码学研究方向之一,具有很多经典安全多方计算难以匹敌的优势。它通过在经典安全多方计算协议中引入量子信息技术可以使两个或两个以上的参与方在保证各自输入数据安全的情况下合作计算一... 详细信息

安全多方量子计算作为近二十年来最热门的量子密码学研究方向之一,具有很多经典安全多方计算难以匹敌的优势。它通过在经典安全多方计算协议中引入量子信息技术可以使两个或两个以上的参与方在保证各自输入数据安全的情况下合作计算一个联合函数。为了使协议适用于某个特定的场景,安全多方量子计算演化出许多专用协议。量子私有比较协议作为一类重要的专用协议,由于适用性广,易于移植到其他复杂安全多方量子计算协议等原因,近年来受到学者们的广泛关注。量子私有比较协议可以使两个参与方比较他们的秘密数据是否相等,而且不会泄露各自的秘密数据。在当前的科技条件下,量子资源获取难度较大,由此诞生了半量子私有比较协议,它能有效地降低两个参与方所需的量子能力,使协议在将来更容易实现。本文主要研究安全多方量子计算的相关问题,并且针对安全多方量子计算领域内的半量子私有比较协议做了如下两个工作。1.针对两个基于Bell态的半量子私有比较协议进行分析,并提出两种这类协议无法避免的攻击。在第一种攻击中,一个外部窃听者可以使所有参与方接受错误的结果。而在第二种攻击中,一个恶意的参与方在使另一个诚实参与方接受不正确结果的同时还可能获得诚实参与方的秘密信息。为了抵抗这两种攻击,基于Bell态与测量重发模型提出一种新的半量子私有比较协议。所提出的协议也可以抵抗其他常见半量子密码协议可能遭遇的攻击,如拦截重发攻击,测量重发攻击和纠缠测量攻击等。2.分析基于G-like态的半量子私有比较协议的安全漏洞,给出在此漏洞下一个不诚实参与方通过执行双重CNOT门攻击获得另一个诚实参与方秘密的概率。在没有提高半量子参与方量子能力的同时改进这个协议,使改进后的协议可以有效避免诚实参与方的秘密被窃取,同时也能抵抗原本协议能防范的一些常见的攻击方法。

关键词：量子密码量子信息处理安全多方量子计算半量子私有比较

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用户资源受限的安全多方量子计算专用协议研究

用户资源受限的安全多方量子计算专用协议研究

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作者：李佩珊湘潭大学

学位级别：硕士

量子密码学作为一门结合量子力学和密码学的综合学科,在过去几十年得到人们广泛的研究。安全多方量子计算作为量子密码学的重要分支之一,其允许两个或两个以上拥有各自输入的参与方联合计算一个函数,并在不泄露各自输入的情况下得到各... 详细信息

量子密码学作为一门结合量子力学和密码学的综合学科,在过去几十年得到人们广泛的研究。安全多方量子计算作为量子密码学的重要分支之一,其允许两个或两个以上拥有各自输入的参与方联合计算一个函数,并在不泄露各自输入的情况下得到各自所需的输出。针对具体的计算问题而言,当函数构造成求解某一特定问题时就产生了专用协议。安全多方量子求和协议作为专用协议的一种,是构造其他复杂的量子多方计算协议的基础,具有重大的研究意义。安全多方量子求和协议是指多个参与方共同求解一个求和函数,函数的结果可以公开或私下告知参与方,但是不可泄露各自的输入数据。此外,量子私有比较作为另一种专用协议,它能使得两个参与方在第三方的帮助下比较他们的秘密值是否相同或者比较秘密值的大小关系。由于量子资源匮乏,参与方难以获得较多的量子资源,半量子技术由此诞生。当参与方资源受限或者能力不足时,可以通过半量子技术来降低参与方的能力,该技术在将来不仅容易实现而且便于移植。本文主要研究安全多方量子计算的两类专用协议,针对这两类协议中参与方资源受限的情况做了以下两个工作。1.提出一种第三方(Third party,简称TP)只需制备单粒子就可对多个经典参与方进行秘密求和的协议。协议中参与方执行直接返回操作或者执行测量返回操作,TP都可以对参与方的秘密进行求和计算,从而提高了协议中量子比特的使用效率。其次提出一种TP准备d维的单粒子叠加态来代替单粒子的求和协议,将参与方秘密值扩展到多维。最后对所提协议进行安全性分析,并与类似的协议在参与方和TP能力、参与方秘密值的维数和量子比特使用效率等方面上进行对比。2.分析一篇基于d维GHZ态的半量子私有比较协议,发现其存在一个安全漏洞。不诚实的一方在不被其他人察觉的前提下不仅可以通过发起拦截重发攻击扰乱TP的比较结果,而且通过执行双CNOT门攻击可以得到另一个参与方的秘密信息。随后提出改进协议并给出安全性分析。此外,同样分析另一篇基于G-like态的半量子私有比较协议,对其设计漏洞给出详细的攻击过程和改进方法,并分析改进后协议的安全性。

关键词：量子密码学安全多方半量子求和半量子私有比较安全性分析

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