量子密钥分配方案的安全性研究及其计算机仿真

摘要

一直以来，保密通信都享有特殊的重要性。当今社会对于保密信息的安全传输有着广泛的需求，商业贸易、网络通信等都需要防范窃听者的侵入。同时，计算机的飞速发展使破译手段越来越高。现代密码学认为，任何加密体系的加密和解密算法都可以公开，其安全性在于密钥的保密性。由于窃听的存在，通信双方在经典传输信道上建立绝对安全的密钥是不可能的。然而，基于量子物理原理的量子密码学已被证明是保密通信中密钥安全分配的有效手段，任何窃听者无法窃听量子加密通信中的信息而不被发现。 本文对BB84协议以及B92协议的基本原理进行了详细的描述，从安全方面讨论了量子密钥分配协议实现方案中存在的一些问题，对它们进行了安全性分析，分析表明在无噪声的环境下量子密钥分配是绝对安全的。然而由于客观因素的影响，比如探测器的噪声、失调等，为了确保量子密钥分配方案的实用性，研究窃听者采取的窃听方式十分重要，窃听者通过窃听所获取的信息量是决定密钥传输是否成功的重要指标，因此文中针对几种不同的窃听方式对BB84及B92协议进行了信息量的分析。 论文后半部分着重讨论了量子加密的仿真问题，由于量子密钥分配是近几年研究信息安全的一大热点，它的具体实现方法也备受关注，本文给出了在经典计算机上表示量子态的制备和测量方法，针对量子密钥分发中的量子信道模拟和经典信道模拟设计了实现方案，模拟量子密钥分发的通讯过程，并将得到的密钥对位图进行加密。论文最后，作者编制相应的程序，在VisualC++6.0开发平台上对设计中的密钥分配系统以及位图加解密进行了仿真，成功模拟了量子加密的整个过程。将获得的结果与理论分析结果相比较，两者的一致性表明在现有计算机上仿真量子密钥分配协议是完全可行的，这为量子加密，乃至量子信息处理的研究提供了一种新的手段。

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

第2章量子信息学的量子力学基础

第3章量子密钥分配协议及其安全性分析

第4章基于BB84协议的量子加密仿真

第5章结论

参考文献

致谢

研究生期间发表的论文