基于多粒子态的分层量子信息拆分协议研究及仿真

• 作 者: 秦蕾茹
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 分层量子信息拆分协议 量子仿真 簇态 正算子值测量

目前,大多数的密码技术都是以复杂的数学计算体制为基础来保证安全的。然而,近年来量子算法的提出给传统的密码技术带来了安全隐患。为了解决这些问题,人们提出了以量子力学作为其安全性保障的量子密码技术。量子密码技术的相关原理已经深入到通信技术中,称为量子保密通信技术。量子信息拆分协议是量子保密通信技术的研究热点之一。目前,量子信息拆分协议已经存在不同多粒子纠缠态实现的方案,但是其中对分层方案的研究较少。本课题主要对分层量子信息拆分协议进行研究。首先,本文分别研究了使用四粒子纠缠态、六粒子纠缠态实现的任意单量子比特的确定性分层量子信息拆分协议,并在此基础上提出了一个通用模式。其次,本文使用两个非最大纠缠簇态作为量子信道,提出了任意两量子比特的概率性分层量子信息拆分协议,并且成功地将三个代理者的密共享扩展到多个代理者的秘密共享。针对协议中存在攻击者的情况,文中提出了安全性检测办法,并在不同的攻击方式下对提出的协议进行了安全性分析。本文还对量子信息拆分协议的通信效率的计算进行了定义。最后,本文使用面向对象的语言JAVA对量子通信基础进行了仿真,对前面研究的确定性分层量子信息拆分在无攻击的情况下进行了仿真实验,还对提出的概率性分层量子信息拆分协议进行了不同攻击方式下的仿真实验,从实验上验证了提出协议的可行性以及安全性。本文提出的概率性分层量子信息拆分协议与其他概率性分层量子信息拆分协议更具优势:首先,协议实现了任意的两量子比特的信息拆分,而之前的概率性分层量子信息拆分协议实现的都是单量子比特的信息拆分;其次,协议扩展到多个代理者的情况,协议的可扩展性更强。本文通过面向对象的语言Java对量子系统进行合理仿真,实现了量子通信协议在经典计算机上的仿真,为量子通信协议的实验验证提供了一个解决的方法。