仲裁半量子秘密共享理论研究

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量子密码学中一个重要组成部分是量子秘密共享,它可以有效地管理量子保密通信中的密钥。与量子秘密共享不同的是,半量子秘密共享允许一个具有完备量子能力的参与者和n个具有部分量子能力的参与者共享密钥。然而量子计算机过于昂贵,要求具有完全的量子计算机在目前对于普遍用户是不切实际的。引入量子第三方到半量子秘密共享中,可以很好地解决实际中量子计算设备难以获取的问题,技术上更易实现。本文研究了仲裁半量子秘密共享,设计了两类半量子秘密共享协议:一类是在仅第三方具有有限的量子能力,且其他参与者为经典方的情况下完成半量子秘密共享的过程。另一类是在第三方提供量子能力的情况下,分发者只需要有限的量子能力即可完成认证的量子秘密共享协议。具体内容如下:(1)半量子秘密共享(SQSS)主要是研究部分参与者只有有限的量子能力时,如何实现保密信息在合法参与者之间安全共享的问题。本文分别基于单粒子、Bell态和GHZ态,提出了三个新的仲裁半量子秘密共享方案,这些协议允许多个经典参与者在第三方的帮助下共享密钥,其中经典参与者和第三方的量子能力都是有限的。这些协议具有更高的安全性,使用更少的量子资源,更易于实现。由于减少了参与者的量子设备需求,轻量级的仲裁量子秘密共享方案在未来的云量子场景下具有广泛的应用前景。(2)现有的多数半量子密码共享方案没有考虑身份认证的问题,存在中间人攻击的可能。针对此问题,本文基于GHZ态提出了两个新的基于身份验证的仲裁半量子秘密共享方案。在进行秘密共享之前,分发者利用GHZ态的量子纠缠性质对参与者进行身份验证,保证了参与者的诚实性。此后,半量子通信协议在量子第三方帮助下实现密钥的安全共享。我们的协议既保证协议的安全性,也节约了量子资源。
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