文档介绍：硕士论文-基于信息安全的量子密钥传输协议
中国海洋大学
硕士学位论文
基于信息安全的量子密钥传输协议
姓名：马鸿洋
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用技术
指导教师：郭忠文
20060601
基于信息安全的量子密钥传输协议
摘要
量子信息科学是物理科学与信息科学相互融合而产生的新兴交叉学
科，它把量子力学的基本原理应用于计算、通信和密码学等领域，形成量
子计算、量子通信和量子密码学三个分支。量子信息技术在运算速度、信
息安全、信息容量等方面能够突破传统系统的极限。
随着相关硬件及其理论的发展，量子通讯已经取得了前所未有的进
步。在通信过程中，人们关心信息在传输过程中的安全性和保密性。如何
正确地连接通信双方或多方，并使信息在他们之间能够准确、安全、秘
密地传输成为通信技术的关键技术之一。
由于量子态与经典电信号不一样，在传输过程中不能使用中继器来增
大传送距离，那样会破坏量子态的关联特性，实现远距离量子密钥传送难度较大，在现有的方案上实现量子加密网络还存在许多问题有待解决。
本文通过对传统的密钥分配方法的研究，并对量子的一些物理特性做
了深入的研究，在此基础上分析了整个量子密钥分配方法及其安全机制。
深入分析了传统的利用EPR粒子纠缠态互换的量子密钥分发协议存在的问
题，提出了一个新的在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下基于3
个粒子的最大纠缠态GHZ多用户网络量子密码术的改进方案。该网络密码
术和传统的点与点之间的量子密钥传送协议相比，理论分析证明，如果存
在不可信的第三方，必可测量得到。基于本文提出的量子密码术改进方案,
本文又提出了多方密钥传输的编码模型。通过酉矩阵变化的特点，设计了
基于多用户的量子密钥共享的编码协议。该协议在多个用户组成的三个簇
中共享多串光子和多个GHZ态，在S簇中，S, S：,…，So利用多串光
子直接编码，生成包含mN元的量子态，传输给s。。最通过M簇中任选的一个用户M.,传递给D簇中每一个用户B, D,,…，乜。最后，在改进
量子密钥传输纠错误码率方面做了部分工作，建立了量子纠错方案的数学
模型，描述了量子纠错率的数值计算方法，进行了理论分析。
关键词：量子网络、量子密钥的分发、量子密钥共享、认证、GHZ
Quantumsecretshari
oni nformati onsecuri ty
Inthefieldof
ng
Communi catonNetwork
AbStract
hasbeen
quantuminformation, quantumentanglement
amoreandmorecrucialrolebecauseofits
playing
non-localityproperties.
of
Quantumkeydistribution QKD , animportantapplicationquantum
two
me chan i c s aS c cur c for
way creatingprivatebetween
supplies
andthe
remote
sender,
Alice
parties,the
receiver,Bob・ Thenon—cloning
984, Bennett
proposed
eavesdropper. In
firs t
distribution
theBB84
quantumkey
protocol, calledprotocOl. Inl991,
Ekert
distribution
the
of
presentedquantumkey
protocolusingentanglement
an
andBob
scheme, Alice
Einstein—Podolsky—Rosen EPR pair. In
one
eachhaveone
of
stateandchooseatrandom
among
particlespinsingle
the
t hree
are
tothe
of
axes, which
coplanar
perpendiculartrajectoryparticles,
1 Mermin
fortheirrandommeasurements ・ In
spin
992, Bennett, Brassard, and
thata
EPRschemewithout B