量子密码协议的设计和分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1密码学的发展历史 1

1.1.1古代加密方法（手工阶段） 1

1.1.2古典密码（机械阶段） 2

1.1.3现代密码（计算机阶段） 3

1.2量子密码学的发展历史 4

1.3量子密码学的研究内容 4

1.3.1量子密钥分发 5

1.3.2量子身份认证 5

1.3.3量子签名 5

1.3.4量子安全直接通信 5

1.3.5量子秘密共享 6

1.3.6量子密码协议的安全性分析方法 6

1.3.7和其他学科交叉 6

1.4量子密码学VS量子计算机 6

1.4.1破译密码（量子计算机） 6

1.4.2构造密码（量子密码学） 7

1.5量子密码学面临的挑战和应用前景 7

第2章 量子密码基础知识 9

2.1量子力学五大假设 9

2.1.1第一假设：量子力学系统的态由Hilbert空间中矢量完全描写 9

2.1.2第二假设：力学量用线性厄米算子表示 11

2.1.3第三假设：力学量算子平均值 14

2.1.4第四假设：微观体系动力学演化（或Schrodinger方程假设） 14

2.1.5第五假设：全同性原理假设 15

2.2量子力学基本原理 15

2.2.1测不准原理 15

2.2.2量子不可克隆定理 16

2.2.3非正交量子态不可区分定理 16

2.3量子信息特性 17

2.3.1量子比特和量子门 17

2.3.2量子逻辑门的物理实现及进展 21

2.4密度算子 23

2.4.1量子状态的系综 23

2.4.2约化密度算子 24

2.5量子测量 24

2.5.1广义测量 24

2.5.2局域测量——POVM 25

2.5.3 POVM举例 28

2.6量子纠缠态 29

2.7量子隐形传态 30

2.8几个基本概念 32

2.8.1量子一次一密 32

2.8.2量子单向函数 32

2.8.3量子Swap Test 33

2.8.4量子纠缠交换 33

参考文献 34

第3章 量子密钥分发和认证 35

3.1 BB84协议 36

3.2 GV95协议 39

3.3基于秘密共享的多方同时量子身份认证 41

3.3.1协议一 41

3.3.2协议二 42

3.3.3安全性分析 43

3.3.4小结 44

3.4基于GHZ态多方同时量子身份认证 44

3.4.1协议描述 44

3.4.2安全性分析 45

3.4.3小结 47

3.5基于GHZ态的量子（t， n）门限身份认证 47

3.5.1协议描述 47

3.5.2安全性分析 49

3.5.3小结 50

3.6基于单光子的量子（t， n）门限身份认证 50

3.6.1协议描述 50

3.6.2安全性分析 53

3.6.3小结 55

参考文献 56

第4章 量子安全直接通信 60

4.1具有双向身份认证功能的量子安全直接通信 62

4.1.1协议描述 63

4.1.2安全性分析 64

4.1.3小结 64

4.2利用单光子的准安全的量子对话协议 64

4.2.1协议描述 64

4.2.2安全性分析 66

4.2.3小结 66

4.3基于单光子的门限量子安全直接通信 67

4.3.1协议描述 67

4.3.2安全性分析 69

4.3.3小结 71

4.4基于EPR对的量子安全直接通信 71

4.4.1协议描述 71

4.4.2安全性分析 74

4.4.3小结 76

4.5基于簇态的量子安全直接通信 76

4.5.1簇态 76

4.5.2协议描述 77

4.5.3安全性分析 78

4.5.4小结 80

4.6具有认证的量子广播通信 81

4.6.1第一个量子广播通信协议 82

4.6.2第一个量子广播通信协议安全性分析 83

4.6.3第二个量子广播通信协议 83

4.6.4第二个量子广播通信协议安全性分析 84

4.6.5小结 84

参考文献 85

第5章 量子秘密共享 89

5.1利用正交乘积态的量子秘密共享协议 91

5.1.1利用正交乘积态的量子秘密共享方案 91

5.1.2安全性分析 93

5.1.3推广到多方 96

5.1.4小结 96

5.2利用单光子的环状门限量子秘密共享 96

5.2.1协议描述 96

5.2.2小结 98

5.3利用单光子序列的多方和多方之间的门限量子秘密共享 99

5.3.1协议描述 99

5.3.2小结 102

5.4直接传送秘密的门限量子秘密共享 102

5.4.1协议描述 102

5.4.2小结 105

5.5任意m-量子比特信息的门限多方受控隐形传态 105

5.5.1 d维量子系统的量子隐形传态 105

5.5.2 d维量子系统的受控量子隐形传态 107

5.5.3小结 109

5.6经由量子信道加密的门限多方量子信息分割 109

5.6.1基本的量子隐形传态协议 109

5.6.2经由量子信道加密的门限多方量子信息分割 110

5.6.3安全性分析 112

5.6.4小结 113

5.7一种经济的在腔QED中利用五原子簇态实现任意m原子五方量子态共享方案 113

5.7.1簇态 113

5.7.2模型 114

5.7.3由五原子簇态实现任意两原子态共享的五方量子态共享方案 115

5.7.4由五原子簇态实现任意m原子态共享的五方量子态共享方案 118

5.7.5小结 119

5.8重新检测Hillery-Buzek-Berthiaume量子秘密共享协议重构阶段的安全性 120

5.8.1秘密共享协议的安全需求 120

5.8.2量子秘密共享协议重构阶段的安全性分析：HBB协议 121

5.9量子（t， n）门限秘密共享中的成员扩展 122

5.9.1初始量子秘密分发过程 123

5.9.2量子（t， n）门限秘密共享成员扩展协议 123

5.9.3安全性分析 125

5.9.4讨论和结论 128

5.10抗联合噪声容错量子秘密共享 128

5.10.1联合噪声模型 128

5.10.2抗联合退极化噪声的容错量子秘密共享 130

5.10.3安全性分析 131

5.10.4抗联合旋转噪声的容错量子秘密共享 131

5.10.5小结 133

5.11抗振幅阻尼噪声的量子秘密共享协议 133

5.11.1预备阶段 134

5.11.2抗联合振幅阻尼噪声的容错量子秘密共享 135

5.11.3安全性分析 136

5.11.4小结 139

5.12普适抗联合噪声的三方量子秘密共享 139

5.12.1普适抗联合噪声的量子秘密共享方案 140

5.12.2安全性分析 144

5.12.3小结 146

5.13可验证的量子（k，n）门限秘密密钥共享 146

5.13.1问题提出 146

5.13.2可验证的量子（k，n）门限方案的基本框架 147

5.13.3可验证的量子（k， n）门限共享经典密钥的量子秘密共享的一个实例 148

5.13.4可验证的量子（k， n）门限共享量子信息的量子秘密共享的一个实例 149

5.13.5小结 150

参考文献 151

第6章 量子签名 160

6.1具有门限共享验证的门限代理量子签名 162

6.1.1个体门限代理密钥的分发阶段 162

6.1.2签名接收者验证密钥的生成阶段 163

6.1.3代理签名的生成阶段 163

6.1.4门限共享验证阶段 165

6.1.5小结 165

6.2量子门限群签名 166

6.2.1个体秘密密钥的生成阶段 166

6.2.2群签名的生成阶段 166

6.2.3群签名的验证过程 168

6.2.4小结 168

6.3具有非可信仲裁者的抗联合振幅阻尼噪声的经典消息的仲裁量子签名 169

6.3.1联合振幅阻尼噪声模型 169

6.3.2具有不可信仲裁方的仲裁签名框架 170

6.3.3具有不可信仲裁方的仲裁签名的一个实例 171

6.3.4安全性分析 174

6.3.5小结 176

参考文献 176

第7章 安全多方量子计算 180

7.1基于两光子纠缠的量子秘密比较协议 182

7.1.1协议描述 182

7.1.2安全性和效率分析 184

7.1.3小结 185

7.2基于单光子的量子秘密比较协议 185

7.2.1基于极化单光子的量子秘密比较 186

7.2.2协议分析 187

7.3基于半诚实第三方的量子秘密比较协议的评论 190

7.3.1半诚实模型的缺陷 190

7.3.2回顾Bell态量子秘密比较协议 191

7.3.3 Bell态量子秘密比较协议的密码分析 192

7.3.4小结 193

参考文献 193

第8章 量子密码协议的安全性分析方法 197

8.1中间人攻击 198

8.1.1带认证的三方量子安全直接通信协议的回顾 198

8.1.2三方YWZ协议的分析与改进 199

8.1.3小结 201

8.2虚假粒子攻击 201

8.2.1回顾Zhang-Zhan-Zhang受控量子安全直接通信协议 201

8.2.2虚假粒子攻击Zhang-Zhan-Zhang受控量子安全直接通信协议 203

8.2.3抗虚假粒子攻击的改进方法 205

8.3双CNO） T攻击 205

8.3.1双CNOT攻击模型 205

8.3.2抗双CNOT攻击模型的改进方法 206

参考文献 208

第9章 量子密集编码 210

9.1基本量子密集编码协议 210

9.2基于x-类型纠缠态的量子密集编码的光学实现 211

9.2.1 x型纠缠态 211

9.2.2协议描述 212

9.2.3小结 216

参考文献 217