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正交直积态的局域不可区分性

正交直积态的局域不可区分性

作者：刘佳欢河北师范大学

学位级别：硕士

量子信息学是一个新兴的研究分支,是量子力学、数学、信息论和计算机理论等多领域的交叉学科.量子态的局域区分问题是量子信息理论中的热点研究问题之一,为量子保密通信提供非常重要的理论支持.所谓量子态的局域区分是指在一个已知的两... 详细信息

量子信息学是一个新兴的研究分支,是量子力学、数学、信息论和计算机理论等多领域的交叉学科.量子态的局域区分问题是量子信息理论中的热点研究问题之一,为量子保密通信提供非常重要的理论支持.所谓量子态的局域区分是指在一个已知的两体或多体正交直积态集合中,某个量子态的不同粒子分别由不同的人(可能分布在遥远的距离)所持有,他们通过测量自己手中的粒子,将测量结果和其他人进行经典通信来确定这个量子态.本文主要研究了三体系统正交直积态的局域不可区分性,并得到以下结论:首先,在Cd(?)Cd(?)Cd(d≥3)量子系统中,构造了3d-2个正交直积态,并证明了它们是不能通过局域操作和经典通信(LOCC)进行区分的;其次,在Cd(?)CdC+1(?)Cd+2(d≥ 3)量子系统中,构造了3dd+4个LOCC不可区分的正交直积态;最后,对于一般的三体量子系统Cn1(?)Cn2(?)Cn3(3 ≤ n1≤ n2 ≤n3),给出了2(n2+n3—1)-n1个正交直积态,并通过一个简单而又巧妙的方法证明了它们的局域不可区分性.同时,对于多体量子系统Cd1 Cd2(?)…(?)dn(d1,2...n≥ 3,n>6),我们还给出了一个一般方法去构造多体LOCC不可区分的正交直积态集合.我们的结论将已有的结果进一步优化。

关键词：正交直积态局域操作和经典通信三体量子系统局域不可区分性

一种基于局域不可区分正交直积态的新型量子保密求和协议

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黑龙江大学自然科学学报 2021年第2期38卷 135-142页

作者：王跃张可佳蔺苗苗黑龙江大学数学科学学院哈尔滨150080 黑龙江大学黑龙江省复杂系统与计算重点实验室哈尔滨150080

量子保密求和是量子安全计算的基础,目的是在保护参与者私有信息的前提下求出参与者秘密信息的和。提出了一种新型的量子保密求和协议,即以两体量子系统中的局域不可区分正交直积态作为载体,利用移位操作将秘密编码在正交直积态上,进而... 详细信息

量子保密求和是量子安全计算的基础,目的是在保护参与者私有信息的前提下求出参与者秘密信息的和。提出了一种新型的量子保密求和协议,即以两体量子系统中的局域不可区分正交直积态作为载体,利用移位操作将秘密编码在正交直积态上,进而完成秘密求和。理论分析表明,本文所提出的协议可以确保正确性,即多个参与者最后可以成功计算出他们秘密的和。同时,协议的安全性可以得到保障,即无论是外部攻击者还是内部参与者都不能获得除自己的秘密与结果之外的任何信息。最后,对协议进行了进一步的分析和讨论,并对可能的研究方向进行了展望。

关键词：量子保密求和正交直积态局域不可区分移位操作

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正交量子态集合的强非局域性

正交量子态集合的强非局域性

作者：朱迪河北师范大学

学位级别：硕士

正交量子态集合的非局域性是量子信息领域的热点研究问题之一,在量子密码协议中具有广泛的应用,如量子数据隐藏、量子秘密共享和量子保密比较等.量子强非局域性是非局域性理论在多体量子系统中一种更强的表现形式,其相关研究为量子信息... 详细信息

正交量子态集合的非局域性是量子信息领域的热点研究问题之一,在量子密码协议中具有广泛的应用,如量子数据隐藏、量子秘密共享和量子保密比较等.量子强非局域性是非局域性理论在多体量子系统中一种更强的表现形式,其相关研究为量子信息处理提供必要的理论支持.本文主要研究了三体、四体以及五体系统正交直积态集合的强非局域性,并得到以下结论:(1)在三体系统中,给出了具有强非局域性正交直积态集合的两类构造:(ⅰ)在三体系统CdA1?CdA2?CdA3(dX≥3,X∈{A1,A2,A3})中,给出了dA1dA2dA3-(dA1-2)(dA2-2)(dA3-2)-2个具有强非局域性的正交直积态;(ⅱ)通过添加stopper态,减少了正交直积态的个数,在三体系统CdA1?CdA2?CdA3(dX≥4,X ∈ {A1,A2,A3})中,给出了由 2(dA1dA2+dA1dA3+dA2 dA3)-6(dA1+dA2+dA3)+19个正交直积态构成的集合,并证明其在任意二划分下只能进行保正交的平凡测量;(2)对于一般四体系统CdA1?CdA2?CdA3?CdA4(dX≥3,X ∈{A1,A2,A3,A4}),构造了由 dA1dA2dA3dA4-(dA1-2)(dA2-2)(dA3-2)(dA4-2)-2(dA1-2)(dA3-2)-2(dA2-2)(dA4-2)-2个态构成的强非局域量子态集合,其中包含三类正交直积态;(3)对于一般五体系统CdA1?CdA2?CdA3?CdA4?CdA5(dX≥3,X ∈{A1,A2,A3,A4,A5}),给出了由两类正交直积态构成的集合,并证明了它们具有强非局域性.我们的结论大大地减少了强非局域正交直积态集合中元素的个数,进一步优化了已有的研究结果,对于完善量子强非局域性理论具有非常重要的意义.

关键词：正交直积态非局域性强非局域性平凡测量

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基于认证技术的量子投票方案研究

基于认证技术的量子投票方案研究

作者：周宝民黑龙江大学

学位级别：硕士

投票是人们政治和生活中的重要组成部分.随着信息理论的快速发展,基于互联网的电子投票方案得到了广泛的应用.实际投票方案需要满足选民身份的匿名性,合法性以及投票信息的保密性.在目前的电子投票方案中,上述安全性需求大都由基于数学... 详细信息

投票是人们政治和生活中的重要组成部分.随着信息理论的快速发展,基于互联网的电子投票方案得到了广泛的应用.实际投票方案需要满足选民身份的匿名性,合法性以及投票信息的保密性.在目前的电子投票方案中,上述安全性需求大都由基于数学困难问题的经典密码学理论来保证.然而由于量子计算为部分数学困难问题的解决提供了高效的算法,这也为现有的电子投票方案带来了潜在的安全隐患.为了克服这一点,基于量子本身物理特性的量子投票概念被提出.在量子投票中,基于量子认证技术设计具体方案是重要的思想.然而现有分析发现目前的一些量子投票方案存在可用性和安全性问题.本文重新设计基于认证技术的量子投票方案,并分别利用纠缠态和非纠缠态,研究了两种量子投票设计方法.在基于纠缠态的量子投票研究中,本文首先由先前的文章总结出一种基于多体纠缠态局域测量的量子投票模型,随后指出该量子投票模型存在选民不能精准投票的可用性问题以及不诚实选民否认投票内容的安全性隐患.为了解决可用性问题,本文提出基于受控隐形传态的投票传输方法;为了提高安全性,本文给出取消有争议选民投票权和引入仲裁这两种可以防止选民否认的策略.在基于非纠缠态的量子投票研究中,本文引入了一种特殊的的量子正交直积态.基于同一正交直积态的不同粒子可以分别传输且具有非纠缠的性质,本文设计出一种新型量子投票方案.通过安全性分析可以发现,该方案能够抵抗拒绝服务攻击,联合攻击,截获重发攻击等攻击策略.同时该方案解决了实际情况下纠缠态制备困难的问题,提高了投票方案的实用性。

关键词：量子投票量子认证多体纠缠受控隐形传态正交直积态

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基于量子理论的电子支付协议研究

基于量子理论的电子支付协议研究

作者：蔺苗苗黑龙江大学

学位级别：硕士

电子支付是一种很重要的商业行为,它的便捷性给我们带来了极大的便利,由于各种信息的不断交互,保护支付过程中的用户隐私成为非常重要的内容.量子支付是量子密码研究的一个主要分支,它的安全性是基于量子本身的物理特性来实现,可以有效... 详细信息

电子支付是一种很重要的商业行为,它的便捷性给我们带来了极大的便利,由于各种信息的不断交互,保护支付过程中的用户隐私成为非常重要的内容.量子支付是量子密码研究的一个主要分支,它的安全性是基于量子本身的物理特性来实现,可以有效抵抗量子计算的攻击.利用量子理论设计支付协议是保护用户隐私一种有效的方法.本文分别利用局域不可区分正交直积态和单光子设计了以下两种量子支付协议,具体如下:在基于局域不可区分正交直积态的量子支付研究中,本文利用一类特殊的局域不可区分正交直积态（X-LIOP）设计了一种新型的量子支付协议.在该协议中,购买信息被编码为正交直积态的量子序列,并且正交直积态的不同粒子是分别传输的.由于攻击者只能拿到部分粒子,不能获得整个正交直积态,所以本文设计的协议满足了盲性、不可伪造性、不可否认性的要求,并且在实际中易于实现.在基于单光子的量子支付研究中,本文提出了一种基于单光子的量子支付协议.在该协议中,买家的购买信息被编码成一个具体的单光子序列,并且通过加密的方式使银行不知道买家的购买信息.分析表明协议满足盲性,可以有效地防止外部攻击者和卖家伪造购买信息,并且可以防止买家否认购买信息和支付金额。

关键词：量子支付隐私保护单光子正交直积态

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量子保密求和相关问题研究

量子保密求和相关问题研究

作者：王跃黑龙江大学

学位级别：硕士

随着量子计算的不断发展,量子安全多方计算受到了研究者们的广泛关注.量子保密求和是量子安全多方计算的重要研究方向.它将量子力学的基本原理用于保密求和的设计中,使得协议能够在量子计算的条件下保护参与者的隐私.本文对量子保密求... 详细信息

随着量子计算的不断发展,量子安全多方计算受到了研究者们的广泛关注.量子保密求和是量子安全多方计算的重要研究方向.它将量子力学的基本原理用于保密求和的设计中,使得协议能够在量子计算的条件下保护参与者的隐私.本文对量子保密求和协议进行了具体的研究,主要成果及创新体现在以下两个方面:首先提出一种基于两体局域不可区分正交直积态的新型量子保密求和协议,此协议利用正交直积态作为载体,通过移位操作将秘密编码在正交直积态上,进而完成秘密求和.协议中的粒子以环形传输.理论分析表明,参与者最后可以正确计算他们秘密的和.同时,无论是内部参与者还是外部攻击者都不能获得除自己的秘密以外的任何信息.随后提出一种基于量子中心的测量型量子保密求和协议.相比于其它协议,该协议对部分参与者的量子计算能力进行了限制,使协议更具有实际应用价值.协议中粒子以树形传递.理论分析表明,本协议可以正确计算出n个参与者秘密信息的和,并能抵抗单个参与者攻击,多个参与者联合攻击及外部窃听者攻击.

关键词：量子安全多方计算量子保密求和量子中心正交直积态 GHZ类态