基於位置的量子密碼學理論研究

《基於位置的量子密碼學理論研究》是依託北京郵電大學，由高飛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於位置的量子密碼學理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高飛
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

課題組已經超額完成了青年科學基金項目中的所有研究目標。該項目的預期考核指標為“發表論文20篇以上，其中SCI 刊源論文12篇以上，國際期刊論文5篇以上”。目前項目組已經發表SCI刊源論文51篇，其中國際期刊論文38篇，包括權威國際期刊PRA 4篇、IEEE JQE 2篇、QIC 2篇。. 本項目主要研究基於位置的量子密碼學中的關鍵理論問題，包括：探索不受no-go定理約束的新的量子位置認證模型，並給出安全的量子位置認證協定；研究在標準模型下攻擊者共享糾纏量受限的情況下量子位置認證協定的安全性，給出攻擊成功所需糾纏量的更緊緻的界；設計基於位置的簽名、秘密共享、密鑰協商及訊息認證等量子密碼協定；解決基於位置的量子密碼學在實際套用中可能面臨的特殊需求問題。本項目研究成果將有力推動基於位置的量子密碼學的快速發展，並為未來可能的實際套用提供理論支持。

結題摘要

課題組主要對基於位置的量子密碼理論，特別是量子位置認證（Quantum Position Verification, QPV）的相關內容展開研究，主要研究成果包括以下幾方面： 1. 提出了多種新型QPV協定。課題組發現了針對QPV的no-go定理及其所攻擊的QPV協定模型中的四條隱含假設，通過打破一條或多條隱含假設，提出了多種不同於先前模型的QPV協定。其中部分上述協定能夠成功抵抗原no-go定理所採用的瞬時非局域量子計算（Instantaneous Nonlocal Quantum Computation, INQC）攻擊。 2. 提出了針對QPV協定的加強版no-go定理。雖然上面提出的部分新型QPV協定可以使INQC攻擊失效，但課題組發現它們都能被另一種更強大的攻擊策略——超密INQC攻擊所攻破，於是課題組擴充了原no-go定理所攻擊的QPV協定模型，提出了針對QPV協定的加強版no-go定理。 3. 提出了在攻擊頻率受限模型下安全的非同時性QPV（Non-Simultaneous QPV, NSQPV）。在考慮QPV的實際安全性時，大部分學者都著眼於攻擊者的量子存儲能力；課題組提出了攻擊者的攻擊頻率無法無限大這一實際問題，並設計了在該模型下安全的NSQPV協定。同時課題組還證明了一個具體的NSQPV協定在頻率受限模型下的安全性。 4. 受到基於位置的密碼協定啟發，課題組設計了多種包括量子秘密共享、量子密鑰協商、量子簽名等不同類型量子密碼協定。此外，課題組還在量子保密查詢、量子隨機數發生器等方面取得了一系列成果。 在項目期間，課題組總計發表SCI檢索論文52篇，其中二區以上期刊論文35篇。超額完成了計畫任務。