量子密鑰分配中后處理技術(shù)及誘騙態(tài)技術(shù)研究.pdf

1、在密碼學(xué)領(lǐng)域，密碼編碼人員和密碼分析人員之間的戰(zhàn)爭已經(jīng)持續(xù)了數(shù)千年。生活在量子世界終將到來的時代，我們不能再將保密信息的使命交給那些依賴于計算復(fù)雜度的密碼算法。毫無疑問，量子密鑰分配是能夠?qū)沽孔佑嬎銠C強大計算能力的最佳候選技術(shù)?；诹孔恿W(xué)的基本原理，并結(jié)合一次一密的加密方法，量子密鑰分配提供了一種無條件安全的保密通信方式。
　　量子密碼學(xué)中的一個重要原則就是永遠不要低估敵人（竊聽者）先進的設(shè)備和高超的智商，也就是說，在不違背量

2、子力學(xué)的前提下，敵人幾乎可以實現(xiàn)任何事情。理論上，即使面對如此強大的敵人，量子密鑰分配的安全性也可以得到保證。但是實際上，理想的量子密鑰分配協(xié)議的實現(xiàn)裝置是不盡完美的，這使得敵人可以對量子密鑰分配系統(tǒng)的實現(xiàn)裝置展開各種各樣的攻擊。針對這種情況，目前主要有兩種解決方法，一種是仔細分析實際裝置的不完美性并給出相應(yīng)的策略，另一種是設(shè)計不依賴于實現(xiàn)裝置的量子密鑰分配協(xié)議（設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議）。由于實現(xiàn)設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議時要面臨強大的

3、技術(shù)挑戰(zhàn)，能夠抵御測量端所有攻擊的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議成為學(xué)者們研究的焦點。但是測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議也存在其他方面的問題，因此對其改進版本的研究也吸引了不少學(xué)者的關(guān)注。
　　本文總結(jié)了本人在實際的量子密鑰分配技術(shù)方面取得的一些研究成果，主要包括以下四個方面:
　　1.提出了一種高速的長度自適應(yīng)的保密放大方案，通過構(gòu)造出一種優(yōu)化的長度自適應(yīng)的乘法算法，并將該算法應(yīng)用于保密放大的過程中，實現(xiàn)了高速的長度自適應(yīng)的保

4、密放大技術(shù)。該技術(shù)能夠在有效降低有限長效應(yīng)影響的同時勝任高速的量子密鑰分配系統(tǒng)中保密放大的任務(wù)。
　　2.提出了一種延遲錯誤校驗的方案，利用量子密鑰分配系統(tǒng)中保密放大的主流方法是使用Toeplitz矩陣來實現(xiàn)的特點，通過執(zhí)行具有略大壓縮因子的保密放大，可以用該過程產(chǎn)生的額外密鑰實現(xiàn)錯誤校驗;并利用錯誤校驗本質(zhì)上與可信認證等價的性質(zhì)，將錯誤校驗過程與對Toeplitz矩陣的可信認證過程同時進行，實現(xiàn)延遲錯誤校驗的方案。該方案不僅簡化

5、了后處理的流程，而且也減少了常規(guī)錯誤校驗過程泄露的信息量。
　　3.利用誘騙態(tài)技術(shù)研究了基于CHSH不等式的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議，該協(xié)議僅僅要求編碼設(shè)備和測量設(shè)備是獨立的，并且量子態(tài)是在二維Hilbert空間中制備的即可。模擬仿真結(jié)果表明該協(xié)議在現(xiàn)有的技術(shù)條件下是實用的。
　　4.利用誘騙態(tài)技術(shù)研究了基于不匹配基信息的使用qubit光源的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議，該協(xié)議通過利用不匹配基矢的數(shù)據(jù)信息使得采用qubi