安全多方量子计算协议研究

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安全多方量子计算作为近二十年来最热门的量子密码学研究方向之一,具有很多经典安全多方计算难以匹敌的优势。它通过在经典安全多方计算协议中引入量子信息技术可以使两个或两个以上的参与方在保证各自输入数据安全的情况下合作计算一个联合函数。为了使协议适用于某个特定的场景,安全多方量子计算演化出许多专用协议。量子私有比较协议作为一类重要的专用协议,由于适用性广,易于移植到其他复杂安全多方量子计算协议等原因,近年来受到学者们的广泛关注。量子私有比较协议可以使两个参与方比较他们的秘密数据是否相等,而且不会泄露各自的秘密数据。在当前的科技条件下,量子资源获取难度较大,由此诞生了半量子私有比较协议,它能有效地降低两个参与方所需的量子能力,使协议在将来更容易实现。本文主要研究安全多方量子计算的相关问题,并且针对安全多方量子计算领域内的半量子私有比较协议做了如下两个工作。1.针对两个基于Bell态的半量子私有比较协议进行分析,并提出两种这类协议无法避免的攻击。在第一种攻击中,一个外部窃听者可以使所有参与方接受错误的结果。而在第二种攻击中,一个恶意的参与方在使另一个诚实参与方接受不正确结果的同时还可能获得诚实参与方的秘密信息。为了抵抗这两种攻击,基于Bell态与测量重发模型提出一种新的半量子私有比较协议。所提出的协议也可以抵抗其他常见半量子密码协议可能遭遇的攻击,如拦截重发攻击,测量重发攻击和纠缠测量攻击等。2.分析基于G-like态的半量子私有比较协议的安全漏洞,给出在此漏洞下一个不诚实参与方通过执行双重CNOT门攻击获得另一个诚实参与方秘密的概率。在没有提高半量子参与方量子能力的同时改进这个协议,使改进后的协议可以有效避免诚实参与方的秘密被窃取,同时也能抵抗原本协议能防范的一些常见的攻击方法。
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