聯合噪聲條件下量子密碼協定安全性分析理論研究

《聯合噪聲條件下量子密碼協定安全性分析理論研究》是依託北京郵電大學，由李劍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：聯合噪聲條件下量子密碼協定安全性分析理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李劍
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

多數在理想條件下設計的量子密碼協定沒有考慮實際通信中噪聲的影響，可能造成機密信息不能被準確傳輸，或可能存在竊聽隱藏在噪聲中的風險，因此分析噪聲條件下量子密碼協定的安全性具有重要的意義。本項目擬分析已有量子密碼協定在聯合噪頁蜜拔聲條件下的安全性，針對如何定量地區分量子信道中噪聲和竊聽的問題，採用粒子偏轉模型，對量子信道中的聯合噪聲進行建模；針對如何定量地分析噪聲條件下量子信道的安全性問題，採用馮o諾依曼熵理論建立竊聽者能竊取的信息量與量子比特誤碼率、噪聲水平三者之間的函式關係；針對如何證明量子密碼協定在聯合噪聲條件下是否安全的問題，根據聯合噪聲模型及竊聽者能竊取的信息量與量子比特匙灶探誤碼率、噪聲水平三者之間的關係，定量地分析協定在聯合噪聲條件下的安全性並計算噪聲臨界點。本項目研究成果將豐富懂糠放量子密碼學理論，創新噪聲條件下的量子密碼協定安全性檢測方法，有利於推進量子密碼協定的實用化進程。腳境滲局

結題摘要

許多在理想條件下設計的量子密碼協定沒有考慮實際通信中噪聲的影響，可能造成機密信息不能被準確傳輸，或可能存在竊聽隱藏在噪聲中的風險，因此分析噪聲條件下量子密碼協定的安全性具有重要的意義槳陵肯驗。項目的主要研究內容包括： （1）對量子通信信道中的聯合噪聲進行建模。為了求得環境噪聲的上限，將量子態在聯合噪聲的作用下會變成什麼樣的狀態，即建立量子態的聯合噪音模型，在聯合噪音模型的基礎上，可定量地分析特定量子通信協定在聯合噪音條件下的安全性。 （2）確定竊聽者所能得到的信息量與量子比特誤碼率、噪聲水平三者的函式關係。 量子比特誤碼率可能是噪聲和竊聽其中任意一個導致的，也可能是兩者共同作用導致的。所以不能像沒有噪聲的量子通信一樣使用簡單的量子比特誤碼率作為判斷是否存在竊聽的標準。這裡需要採用Von Neumann熵的方法定量分析竊聽者所能得到的信息量與量子比特誤碼率、噪聲水平三者的函式關係。 （3）研究某種量子通信協定在聯合噪聲條件下的安全性。 首先，根據實際量子通信誤碼率水平一定（即誤碼率大小在3.4%-6%的條件下）的情況下，得出噪聲水平與竊聽者所能得到的信息量之間的函式關係，定量的分析誤碼率達到50%（已經非常大）的時候，竊聽者是否能夠得到所有的信息量。如果竊聽者得到的信息量小於1，就可以認為該協定是安全的，否則說明不安全；其次，計算出量子通信協定不安全尋察擔情況下的噪聲大小的臨界點，即竊聽者可以自由得到全部信息量而不被發現時的噪聲大小。 在項目研究成果方面：累計發表論文SCI檢索論文19篇，其中包括發表在《IEEE Access》、《Quantum Information Processing》、凝洪《中國科學》、《Scientific Reports》、《Entropy》、《Physics Letters A》等國內外知名SCI期刊上。項目對目前主要的量子通信協定（如BB84、“Ping-Pong”、B92、E91、SAGR04、BBM92、測量設備無關等協定）在聯合噪音條件下進行了安全性分析。項目申請一項目國家專利。項目培養了4名碩士研究生和6名博士研究生。項目組多次去中國科學技術大學進行了學術交流。