量子不经意传输协议的设计与分析

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1、中文图书分类号：TN918密级：公开UDC：004学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：量子不经意传输协议的设计与分析论文作者：杨瑞学科：计算机科学与技术指导教师：杨宇光教授论文提交日期：2017年5月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TN918学号：S201407069密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：量子不经意传输协议的设计与分析英文题目：DESIGNANDANALYSISOFQUANTUMOBLIVIOUSTRANSFERPROTOCOLS论文作者：杨瑞学科专业：计

2、算机科学与技术研究方向：信息安全申请学位：工学硕士指导教师：杨宇光教授所在单位：信息学部答辩日期：2017.05.17授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：杨瑞日期：2017年5月27日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大

3、学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：杨瑞日期：2017年5月27日导师签名：杨宇光日期：2017年5月27日摘要摘要量子不经意传输（QuantumObliviousTransfer，QOT）是量子密码的一个重要分支，与基于数学难题和计算复杂性的经典不经意传输（ObliviousTransfer，OT）相比，它利用量子力学的基本原理来保证其安全性。OT协议不仅可以构造其他安全协

4、议，而且在保护用户隐私方面起着关键的作用。QOT是OT的量子对应物。随着量子信息处理和量子计算的飞速发展，在可预见的未来，QOT有望弥补OT的缺陷，独立应用在商务交易、内容保密等场景中以保护通信双方或多方的隐私安全。因此，我们需要针对现有QOT协议中存在的不足，提出更加安全，更加实用，更加高效的QOT方案。在本文中，我们提出了四种不同的QOT协议，我们从理论上分析了协议的安全性和可行性。具体内容如下：（1）提出了两种新颖的放宽对消息接收者Bob限制的QOT协议，分别是全或无QOT协议和2取1QOT协议，并且这两个协议仅使用一种单量子态就能完

5、成。在现有的QOT协议中，参与双方必须拥有量子能力，而在我们的协议中，消息接收者Bob可以使用很少的量子资源来执行协议。我们从来自Alice的攻击和来自Bob的攻击两个方面分析了协议的安全性，证明提出的协议是欺骗敏感的，能够安全地抵抗内部攻击者的攻击。（2）提出了一种灵活的n取1QOT协议，我们证明了通过调整?的值，理论上，通信双方可以发送任意长度n的消息。此外，我们还巧妙地设计了一个特殊的经典后处理方式以抵抗强大的联合测量（Joint-measurement，JM）攻击，同时证明了我们的协议没有基于量子位承诺（QuantumBitComm

6、itment，QBC）协议，而且没有违反MLCNo-go定理和Lo的No-go定理，是安全可行的。由分析可知，该协议具有完美的抗攻击性、较高的灵活性、丢失容忍性和抗量子存储攻击性，并且能够传输多比特消息。（3）提出了一种基于退相干无关态技术的抗噪QOT方案，这是一个新型的n取1QOT协议。在本协议中，我们从理论上分析了退相干无关态是如何保护量子信息的，并且证明提出的协议可以用来解决由噪声带来的干扰问题，是一个健壮的，容忍丢失的安全协议。关键词：不经意传输；量子不经意传输；No-go定理；退相干无关态；集体噪声-I-AbstractAbstr

7、actQuantumoblivioustransferisanimportantbranchofquantumcryptography,comparedwithclassicaloblivioustransferwhichbasedonthedifficultmathematicsproblemandthecomputationalcomplexity,itusesthebasicprincipleofquantummechanicstoensureitssecurity.Oblivioustransferprotocolnotonlyco

8、nstructsothersecurityprotocols,butalsoplaysakeyroleinprotectinguserprivacy.Quantumoblivio