基于团簇态的量子通信协议研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名：基于团簇态的量子通信协议研究Researchonquantumcommunicationprotocolsbasedonclusterstates作者姓名：程思铤指导教师姓名及学位、职称：谭晓青、博士、副教授学科、专业名称：数学、应用数学学位类型：学术学位论文提交日期：2016年03月论文答辩日期：2016年06月答辩委员会主席：李进教授论文评阅人：李进教授、王晓明教授、张传林教授学位授予单位和日期：暨南大学、2016年06月26日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外

2、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他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谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日摘要量子保密通信是指利用量子物理的相关知识，分发者将要传递的信息加密然后进行传输，接收者通过解密获得信息的技术。量子保密通信具有安全性可证和抵抗窃听的优点。当前，通信技术的发展日新月异，对通信安全提出了更高的要求，也引起了更多相关问题的研究。例如，新型量子通信协议的设计，量子通信协议的安全性验证和量子通信安全性的提高等。团簇态是一种新的纠缠态，它具有强大

3、的纠缠性质和抵抗量子比特损失，用于量子保密通信可以提高通信的安全性和效率。为了深入研究团簇态在量子保密通信领域的应用，本文主要研究的内容和创新之处体现如下：基于团簇态，本文提出了一个基于团簇态的量子秘密共享协议。发送者通过Pauli操作将经典秘密信息编码在团簇态上进行分发，接收者通过联合测量实现秘密共享。协议插入EPR对作为诱骗粒子以防止窃听，通过安全性分析证明本协议是安全的，可以抵抗截获-测量、截获-重发和纠缠-测量攻击。此外，协议传输一个四粒子团簇态可以共享四个经典比特信息，量子比特效率达到100%。此外，本文还提出了一个基于团簇态的量子保密比较方案。半诚实的第三方准备

4、多个团簇态并拆分为序列发送给两个接收者，接收者将要进行比较的信息通过酉正操作加密在团簇态上面，然后两位接收者进行测量和运算，把结果发送给半诚实的第三方，半诚实的第三方计算并公布结果，接收者通过比较即可以知道他们的秘密信息是否相同。协议还通过安全性分析论证了该协议是安全的，可以抵抗截获-测量攻击、截获-重发攻击和纠缠-测量攻击，最后通过效率分析说明本方案具有较高的效率。关键词：量子保密通信；团簇态；安全性分析；效率分析；量子秘密共享；量子保密比较IAbstractQuantumprivatecommunicationisthetechnologythatdistributor

5、usestheknowledgeofquantumphysicstoencryptinformationfortransmittingandreceiverobtainsinformationbydecrypting.Quantumcryptographyhastheadvantageofprovableforsecurityandresistanceforeavesdropping.Nowadays,astherapidlydevelopmentofcommunicationtechnology,peoplehavehigherrequirementsforcommuni

6、cationsecurity,thereforelotsofrelatedissuesarestudied.Forexample,thedesignofnewquantumcommunicationprotocols,securityvalidationofquantumcommunicationprotocolsandtheimprovementofquantumcommunicationsecurity.Clusterstatesisanewentangledstate,ithasstrongcharacterofentanglementandresistqubitlo

7、ss,itcanimprovethesecurityandefficiencyofquantumcryptographycommunication.Inordertostudytheapplicationofclusterstatesinquantumcryptographycommunication,themainresearchfieldsandinnovationsofthispaperareasfollows.Basedonclusterstates,weproposeaquantumsecretshari