基于Bell态的量子秘密共享协议研究

来源 :解放军信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yangguaiguai
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量子秘密共享是经典秘密共享在量子密码领域的延伸,是量子密码的一个重要研究方向。本文主要对基于Bell态的量子秘密共享协议的酉操作集合选取、参数动态更新、多方与多方和可验证等问题进行了深入研究,主要的研究成果如下:1.基于Bell态单粒子变换的量子秘密共享协议。分析一类基于Bell态单粒子变换的量子秘密共享协议的安全性,基于纠缠交换与截获重发提出一种新的联合攻击策略,攻击者采用双人交替攻击不同粒子的方式,能够得到全部秘密且不引入任何错误;针对Bell态,给出协议满足安全性的酉操作集合的选择条件,以及等幅角差的n元相位旋转变换集合{U (iq)|q=2p/n, i=0,1, L, n-1},刻画了幅角差q与协议安全性之间的关系,证明当幅角差q为2p/3时,三元相位旋转变换集合{U (0), U (2p/3), U(4p/3)}是协议满足安全性的最小集合;基于该集合提出一种新的量子秘密共享方案,该方案不仅可以抵抗复合纠缠交换攻击,还可以抵抗内部成员的欺骗攻击,与Gao方案相比,新方案通过取消样本粒子检测环节,减少了协议通信量和量子态的制备量,基于相位旋转变换集合元素的可交换性,新方案的秘密恢复算法由矩阵乘法运算变为模加法运算,其计算复杂性由O (9(n-2))降低至O (n-2)。2.动态量子秘密共享协议研究。针对量子秘密共享协议的秘密、子秘密的动态更新及代理成员的动态增减问题,提出一种对Bell态的两个粒子分别进行不同局域操作的双粒子变换,即秘密分发者和代理成员对Bell态的不同粒子分别进行Pauli变换和三元相位旋转变换,基于该变换提出一种动态的量子秘密共享协议;该协议可以抵抗Bell态替换攻击、复合纠缠交换攻击和成员欺骗攻击等攻击策略,基于Bell态双粒子变换的编码高效性和三元相位旋转变换集合的元素可交换性,该协议的编码操作次数仅为秘密信息比特数的一半,且秘密恢复算法的计算复杂性为O (n-1);进一步,以该协议为基础提出两种对未知单量子态和二粒子最大纠缠态的动态量子态共享协议。3.多方与多方量子秘密共享协议研究。通过对Bell态的两个粒子分别进行三元相位旋转局域操作,以及Pauli变换与Hadamard变换、I变换之一复合的局域操作,基于密集编码提出一种多方与多方量子秘密共享协议;该协议可以抵抗密集编码攻击、联合截获重发攻击、复合纠缠交换攻击和成员欺骗攻击等攻击策略,与现有的多方与多方量子秘密共享协议相比,该协议的编码操作次数减少了一半,且所有的量子态都可用于传输秘密,基于Bell态双粒子变换的操作独立性,该协议可实现子秘密动态更新和代理成员增减。4.可验证量子秘密共享协议研究。分析杨宇光等人提出的一种可验证(k,n)QSS协议的安全性,证明该协议无法抵抗内部成员的欺骗攻击;采用对秘密信息进行消息认证的方式,分别基于量子单向函数和Bell态双粒子变换,提出两种可抵抗成员欺骗攻击的可验证量子秘密共享协议;当秘密信息比特数为l时,新协议验证环节所需要的量子比特数分别为2log2l、 H k(l),与杨宇光等人的协议相比(其验证所需的量子比特数为n (n-1)l),大幅减少了量子态的消耗。
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