量子密鑰分配協(xié)議和量子隨機(jī)數(shù)的研究.pdf

1、在現(xiàn)代社會中，信息安全的重要性不言而喻，是軍事、金融等重要領(lǐng)域高度重視的核心問題?，F(xiàn)用的經(jīng)典密碼體制，如RSA，DES和AES等，其安全性基于復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的計(jì)算復(fù)雜度。在量子計(jì)算機(jī)的研究正在如火如荼進(jìn)行中的今天，經(jīng)典密碼體制的安全性受到了極大的挑戰(zhàn)。
　　量子密鑰分配(QKD)技術(shù)是量子信息領(lǐng)域最早提出也是最接近實(shí)用化的一個方向。其安全性基于量子力學(xué)的基本原理，結(jié)合一次一密的加密方式，量子密鑰分配提供了一種理論上無條件安全的保密通

2、信方式。自從BB84協(xié)議提出以來，量子密鑰分配技術(shù)經(jīng)過三十多年的發(fā)展，在理論和實(shí)驗(yàn)方面都取得了很大的成就。
　　量子密鑰分配雖然已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，新型協(xié)議的研究仍然不可忽視。不同的協(xié)議有不同的優(yōu)勢和缺陷，適用于不同的場景。有些協(xié)議提出了新的安全性分析方法，豐富了量子密碼的內(nèi)涵，有助于加深對量子力學(xué)基本問題的理解。
　　量子隨機(jī)數(shù)是量子信息提供的另一個重要技術(shù)。量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器利用量子過程中的固有隨機(jī)性產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)。許多方案

3、的性能已經(jīng)達(dá)到能夠代替經(jīng)典隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的水平。有一些量子隨機(jī)數(shù)協(xié)議能夠?qū)υO(shè)備做極少的假設(shè)，生成安全性很高的真正隨機(jī)數(shù)。
　　本文總結(jié)了本人在量子密鑰分配協(xié)議研究和量子隨機(jī)數(shù)研究方面取得的一些研究成果，主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容:
　　1.乒乓協(xié)議是一種典型的雙路往返式量子密鑰分配協(xié)議，但是其在有損信道下的安全性沒有得到證明。我們提出了一個改進(jìn)的乒乓協(xié)議，證明了改進(jìn)協(xié)議在有損有噪聲信道下的安全性，使其能夠?qū)嵱没?，克服了這種協(xié)議的最大

4、缺陷。之后我們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個改進(jìn)的協(xié)議方案。
　　2.環(huán)回差分相位協(xié)議是近年來量子密鑰分配領(lǐng)域一個很有影響力的新型協(xié)議。該協(xié)議的安全性基礎(chǔ)與之前的協(xié)議完全不同。我們針對這個協(xié)議碼率過低、實(shí)驗(yàn)難度大等缺陷，提出了一個新的協(xié)議安全性分析方法，更加緊致地估計(jì)了竊聽者的信息量，提升了協(xié)議的密鑰率，使得實(shí)驗(yàn)的難度大大降低。之后我們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了這個簡易環(huán)回差分相位協(xié)議。
　　3.我們提出了一種新型的量子隨機(jī)數(shù)協(xié)議，該協(xié)議基于設(shè)備間