量子安全直接通信若干改進(jìn)方案.pdf

1、量子信息是最近二十多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型交叉學(xué)科,它主要包括量子計(jì)算與量子通信兩個(gè)方面。本文研究?jī)?nèi)容屬于量子安全直接通信這一領(lǐng)域。在對(duì)該領(lǐng)域的全面了解過(guò)程中,我們特別關(guān)注了若干通信方案,發(fā)現(xiàn)它們的安全性存在問(wèn)題,并因此對(duì)這些方案作了改進(jìn)。主要內(nèi)容如下:
　　(1)發(fā)現(xiàn)Lee-Lim-Yang方案I與II存在安全隱患并對(duì)其作了改進(jìn)。原方案中,身份認(rèn)證者的作用是識(shí)別秘密通信雙方的身份合法性。我們分析表明,應(yīng)該排除身份認(rèn)證者知悉秘密信息,

2、否則秘密通信可以以更簡(jiǎn)單的方式施行。但在原方案I中,身份認(rèn)證者可以采用攔截—測(cè)量—再發(fā)送策略進(jìn)行竊聽(tīng);在原方案II中,則可以通過(guò)簡(jiǎn)單的單粒子測(cè)量方法對(duì)秘密信息進(jìn)行竊聽(tīng)。為消弭該安全隱患,我們改進(jìn)了原方案,用泡利算符中的z?操作來(lái)代替原方案中的比特翻轉(zhuǎn)操作X,阻止了身份認(rèn)證者進(jìn)行竊聽(tīng)的可能,進(jìn)而提高了方案的安全性。
　　(2)揭示Cao-Song方案存在安全漏洞并說(shuō)明如何利用漏洞竊聽(tīng)信息,我們改進(jìn)了原方案。Cao-Song方案使用W

3、態(tài)作為通信信道。我們的研究表明,竊聽(tīng)者可以采用攔截—測(cè)量—再發(fā)送策略對(duì)信道進(jìn)行攻擊從而獲得全部的秘密信息。為堵住該安全漏洞,我們改進(jìn)了原方案,使得改進(jìn)后的方案至少在理想信道情況下是安全的。
　　(3)指出Xia-Song方案中的不足之處并進(jìn)行了改進(jìn),使改進(jìn)后的方案更加合理。Xia-Song方案實(shí)質(zhì)上是一種可控量子安全直接通信方案。我們研究發(fā)現(xiàn),在他們的方案里,通信過(guò)程中控制方的作用可以完全被排除,所謂的控制方實(shí)際上是無(wú)價(jià)值的,這是