量子保密通信中的数据隐藏【文献综述】

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1、毕业论文文献综述应用物理量子保密通信中的数据隐藏保密通信自古以来就是关系国家安全的大事，到了信息和网络时代的今天，保密和安全就更加重要了。传统的保密通信已经发展的相当成熟，而且借助于计算机已经变得非常复杂。然而提高加密算法的复杂程度和破译速度的提高是同时发生的。没有理论能证明，常规的加密算法是可以绝对安全的。而物理加密技术则利用光量子的物理本质使密钥传送，理论上已被证明是绝对安全的。量子保密通信是近几年发展起来的一种绝对安全的密钥分发技术，其安全性以量子力学的测不准原理和不可克隆原理为依据，即在异地共用相同的光子产生密钥，密钥产生的过程中的窃听在在密

2、钥产生之前即被发现，理论上可以证明是绝对安全的。从1984年量子密钥协议的提出和1992年量子密钥分配演示试验的成功以来，量子保密通信有了长足的发展。1993年，Bennett提出了量子通信的概念，同年，6位来自不同国家的科学家提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其

3、余信息；接收者在获得这两种信息后，就可以制备出原物量子态的完全复制品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子制备于原物的量子态上。在这个方案中，纠缠态的非定域性起着至关重要的作用。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。目前采用的量子通信试验很多，有基于BB84协议和B92协议，对单光子源的要求采用微弱光为试验光源的实验系统。有基于EPR协议，要求采

4、用纠缠光子源为实际光源的试验系统。目前研究处于国际领先水平的国家如美国、英国、瑞士，已经逐步走向应用。美国2000年在自由空间使用量子保密通信系统成功实现传输距离1.6km，英国BT实验室已在常规光缆线路上实现量子保密通信距离达55km，在瑞士、美国量子保密通信系统已经商品化，开辟了一个新的信息时代。在中国，量子保密通信的研究起步不久，但已经取得了很大成就。中国科技大学的潘建伟教授小组，率先完成了13公里自由空间量子密钥分配实验，这一距离等同于大气层的厚度，为实现地面与卫星之间的量子密钥分配奠定了基础。量子数据隐藏的的概念最早出现在Terhal等人2

5、001年的一篇基于Bell态的经典的两体量子数据隐藏方案，隐藏者将要隐藏（共享）的信息编码在两个两粒子正交态中，并将这两个粒子分别发送给分享者。文中进一步讨论了该方案保密性能的上限与下限，并且指出它在量子计算机上的可用性，给出了在算符操作上的抽象理论，同时探讨了多方量子数据隐藏的可能方案。数据隐藏是指秘密资料分配给两方或多方，只有通过各方的合作才可能看到被隐藏的数据。这是当前保密通信的重要功能。可以运用特定的量子态实现两方之间的秘密分享。如果通过经典的方法只能获得隐藏数据中很少的一部分信息。只有通过共同的量子核对才可以打开被隐藏秘密文件。这要求各方具

6、有分享量子纠缠的量子通道或者要求他们的直接配合。之后出现了多体量子态的量子隐藏，以及纠缠态的量子数据隐藏等多种推广理论和方案。2002年，Eggeling提出了在多体量子态中隐藏经典比特的方案，经典比特编码于两个密度算符的选择之中，若不进行量子通信，仅依赖于局域操作与经典通信无法恢复隐藏的数据。2003年，中国科大的郭光灿研究组提出了一种基于广义Bell态的量子数据隐藏方案。该方案巧妙的将光学参量下转换过程的随机性融入隐藏者的编码操作，成功的克服了编码态选择的问题，在现有的实验条件下即可完成，并具有同原始方案同等量级的安全性。虽然到目前为此，还有很多

7、问题如传送过程保密的量子数据隐藏等问题还没有解决，但有两点已达成共识：不存在绝对安全的量子数据隐藏，也不存在纯态编码的量子数据隐藏。同量子秘密共享理论类似，量子数据隐藏也是为了把某个秘密分散到多个共享者手中，只有这些或某一部分共享者一起合作才能解开这个秘密。不过，量子秘密共享理论中这些共享者之间的合作由经典通讯即可完成，而量子数据隐藏则要求这些共享者之间必须进行量子通讯才可解开共享的秘密。另外，量子秘密共享中除了对参与者即秘密分享者保密外，还具有量子密钥分配理论的安全性即对外在窃听者保密，而现有量子数据隐藏理论还没有讨论到外在窃听者导致的安全性问题，

8、即不考虑隐藏过程的安全性。量子数据隐藏的主要应用是量子秘密分享。在经典密码学中，所谓秘密共享，是指利用某种算