量子密钥分发和量子拍卖中的安全性分析及改进

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1969年,美国哥伦比亚大学的教授S.Wiesner第一次提出可以将量子力学中的某些特性应用于密码学中。1984年,Bennett和Brassard首先将这一概念付诸实践,提出了世界上第一个量子密钥分发协议(QKD)——BB84协议。自此,各种利用量子力学特性的通信协议不断涌现出来,譬如量子密钥分方法协议(QKD)、量子私人签名、量子直接通信协议(QSDC)、量子隐态传输等等。  作为量子信息学中最早的一个研究领域,自今为止,量子密钥分发已经有了长足的发展。借助这些协议,攻击者Eve一旦对量子信道中的粒子进行截取、测量、重发送,都会被合法用户第一时间发现。然而,如果Eve只是对量子信道进行监听,而不对通过量子信道中的粒子做任何操作,那么:Eve是不会被通信双方发现的。因此,Eve可以获得整个协议中粒子的个数,再根据粒子与密钥的对应关系,最终获得密钥的长度。随着量子计算的发展及应用,量子密钥长度的安全性将对破译密文产生极大的影响。因此,为了解决密钥长度被泄露的安全隐患,我们在这篇文章中将提出一种新的密钥分发协议。在这个新的协议中,密钥的发送方首先将传送一个N-qubit的量子序列给接收方,其中每个粒子随机的代表1-bit、2-bit、3-bit、4-bit的经典信息。然后,密钥的发送方再传递一个粒子序列,向接收方解释如何对第一个序列中的粒子进行解码。  与量子密钥分发类似,量子拍卖也是量子信息中一个研究热点。在量子暗拍中,每一个投标者秘密地将投标价发送给拍卖方,最终,出价最高的投标者将获胜。近几年,赵志文在Naseri文章《the secure quantum sealed-bid auction》的基础上,提出了一种“后验量子暗拍协议”。然而在该协议中,如果存在一个合谋小组,他们可以通过一种攻击方法获取其他合法投标者的出价,从而给拍卖带来安全隐患。He,L.B等人在指出问题的的同时,提出了一种改进协议,但是不幸的是改进后的协议,仍然存在这个问题。在本文中,我们将提出一种加强的量子后验暗拍协议,该协议能够完美地解决以上的问题。
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