基于W态的量子保密通信协议

摘要

量子密码是经典密码学与量子力学相结合产生的一门新型交叉学科，量子力学的基本原理保证了其具有无条件安全性。与经典密码学相比，它还具有可检测窃听的特性，因此，量子密码学可解决经典密码学依靠数学困难的问题的计算复杂度来保证安全性的问题，具有广阔的发展前景，近年来无论是理论上还是实验上都得到了迅猛发展。
　　本文主要涉及了量子保密通信的两个方面，包括量子秘密共享和量子安全直接通信。量子秘密共享是将秘密信息拆分成多个部分，任何一个参与者都不能单独获得秘密，只有多个参与者一起合作才可恢复秘密；量子安全直接通信则是通信双方不需要事先共享密钥，直接利用量子信道共享秘密消息。论文提出了一种基于不对称W态的量子秘密共享方案，方案中通过Pauli矩阵将秘密信息编码在W态上，并通过随机插入非正交态粒子来保证方案的安全性，此外，要恢复秘密，参与者只需要执行3粒子投影测量。在量子安全直接通信方面，提出了一种基于对称W态的QSDC协议，协议中Alice将W态粒子进行拆分，并通过一定的局域操作将共享的秘密信息加密在量子态上，Bob根据Alice的测量结果选取合适的基测量手中的两粒子即可获得Alice的秘密信息，为了检测量子信道有无窃听，在传输的粒子序列中随机插入了Bell态，经分析证明，方案是安全和高效的，量子比特效率理论上为67％。

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第一章 绪 论

1.1 研究意义

1.2 研究现状

1.3 论文的研究内容和结构框架

第二章 量子保密通信协议的基础知识

2.1 量子力学基本概念

2.2 量子力学基本原理

2.3 结束语

第三章 基于不对称W态的量子秘密共享方案

3.1 准备工作

3.2 方案的描述

3.3 安全性分析

3.4 效率分析

3.5 结束语

第四章 量子安全直接通信协议

4.1 两个经典的量子安全直接通信协议

4.2 基于W态的量子安全直接通信协议

4.3 结束语

第五章 总结与展望

5.1 研究内容的总结

5.2 对未来研究的展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢