量子保密通信协议新进展::: 本书特色
本书以作者及其课题组多年的研究成果为主体，结合国内外学者在量子保密通信领域的代表性成果，对这一领域的几个主要研究内容作了系统论述，并提出一些与目前研究紧密相关的新研究课题。
全书共分8章，第1章介绍量子保密通信研究所需要的量子力学基础知识；第2章研究量子密钥分发；第3章研究量子秘密共享；第4章研究量子安全多方计算；第5章研究量子保密查询；第6章研究量子签名；第7章研究量子匿名通信；第8章研究可验证的量子*数扩展。
本书自成体系，内容由浅入深，参考文献丰富，方便读者自学。它既可作为对量子保密通信感兴趣的读者的入门教材，帮助他们尽快熟悉量子密码领域并了解国际前沿进展，也可作为量子保密通信领域研究工作者的参考用书，适用于物理学、密码学、数学等学科的科研人员、教师、研究生和高年级本科生。
量子保密通信协议新进展::: 内容简介
全书共分8章, 第1章介绍量子保密通信研究所需要的量子力学基础知识 ; 第2章研究量子密钥分发 ; 第3章研究量子秘密共享 ; 第4章研究量子安全多方计算 ; 第5章研究量子保密查询 ; 第6章研究量子签名 ; 第7章研究量子匿名通信 ; 第8章研究可验证的量子随机数扩展。
量子保密通信协议新进展::: 目录
目 录
第1章 量子力学基础知识1
1.1 基本概念1
1.1.1 状态空间和量子态1
1.1.2 完备正交基2
1.1.3 量子比特3
1.1.4 算子4
1.1.5 测量6
1.1.6 表象及表象变换7
1.1.7 密度算子9
1.1.8 Schmidt分解和纠缠态11
1.1.9 纠缠交换12
1.1.10 密集编码12
1.2 基本原理13
1.2.1 测不准原理13
1.2.2 量子不可克隆定理13
1.2.3 非正交量子态不可区分定理14
本章参考文献14
第2章 量子密钥分发16
2.1 能够抵抗集体噪声的安全BB84改进方案17
2.1.1 截获重发攻击下的DF?BB84协议18
2.1.2 改进方案19
2.1.3 结束语26
2.2 高效的反事实量子密钥分发方案26
2.2.1 反事实QKD协议原理26
2.2.2 改进的高效的反事实QKD协议28
2.2.3 结束语31
2.3 单光子联合检测的多方量子密码协议31
2.3.1 三方QKD协议32
2.3.2 超密编码攻击方案33
2.3.3 三方QKD协议改进37
2.3.4 单光子联合检测多方量子密码协议模型39
2.3.5 结束语42
2.4 联合检测的抗集体噪声的多用户量子密钥分发协议42
2.4.1 构造MQCP?CD中酉正操作的方法42
2.4.2 星形网络结构的基于单粒子和联合测量的MQKD协议45
2.4.3 安全性分析50
2.4.4 结束语52
2.5 利用选择测量基编码的量子密钥分发协议52
2.5.1 KMR13协议回顾52
2.5.2 基于KMR13的QKD协议53
2.5.3 安全性证明54
2.5.4 结束语60
2.6 诱骗态量子密钥分发的有限密钥分析60
2.6.1 量子密钥分发模型60
2.6.2 偏差估计62
2.6.3 安全密钥界63
2.6.4 实验实现65
2.7 测量设备无关的量子密钥分发协议的安全性分析67
2.7.1 MDI QKD协议过程67
2.7.2 有限密钥安全性分析68
2.7.3 模拟结果72
2.7.4 结束语75
本章参考文献75
第3章 量子秘密共享82
3.1 基于集体窃听检测的多方量子秘密共享协议83
3.1.1 三方QSS协议83
3.1.2 安全性分析84
3.1.3 多方QSS协议92
3.1.4 结束语93
3.2 动态量子秘密共享93
3.2.1 拟星形Cluster态93
3.2.2 经典信息的动态共享94
3.2.3 量子信息的动态共享99
3.2.4 结束语102
3.3 利用局域操作和经典通信的量子秘密共享102
3.3.1 在高维系统中量子态的局域区分性103
3.3.2 LOCC?QSS协议105
3.3.3 结束语110
3.4 对KKI量子秘密共享协议的安全性分析110
3.4.1 KKI协议简介111
3.4.2 安全性分析112
3.4.3 结束语116
3.5 一类利用单光子的量子秘密共享协议的安全性116
3.5.1 一般模型117
3.5.2 安全性条件117
3.5.3 安全协议的构造方法119
3.5.4 结束语121
本章参考文献121
第4章 量子安全多方计算124
4.1 量子百万富翁协议124
4.1.1 协议描述125
4.1.2 安全性分析128
4.1.3 与现有方案的比较129
4.1.4 结束语130
4.2 抗集体噪声的联合测量保密比较协议131
4.2.1 利用单光子和联合测量的QPC协议131
4.2.2 与现有方案的比较133
4.2.3 能够抵抗集体噪声的鲁棒QPC协议133
4.2.4 安全性分析136
4.2.5 结束语138
4.3 量子匿名排序139
4.3.1 安全单方单数据排序139
4.3.2 半诚实模型下的量子匿名多方多数据排序协议140
4.3.3 基于量子密钥共享的量子匿名多方多数据排序协议142
4.3.4 基于量子密钥分发的量子匿名多方多数据排序协议145
4.3.5 协议的安全性分析146
4.3.6 结束语153
4.4 注记154
本章参考文献154
第5章 量子保密查询157
5.1 基于量子密钥分配的灵活的量子保密查询方案158
5.1.1 协议描述158
5.1.2 安全性分析161
5.1.3 结束语164
5.2 基于不均衡态BB84QKD的实用量子保密块查询方案164
5.2.1 不均衡态BB84量子密钥分发技术165
5.2.2 量子保密块查询协议167
5.2.3 安全性分析168
5.2.4 结束语172
5.3 基于单光子多脉冲态的量子保密查询方案172
5.3.1 利用单光子多脉冲的信息编码方式172
5.3.2 协议描述173
5.3.3 安全性分析175
5.3.4 结束语177
5.4 具有抗联合测量攻击性能的实用量子保密查询方案177
5.4.1 协议描述178
5.4.2 安全性分析178
5.4.3 结束语183
5.5 量子保密查询中不经意密钥的后处理183
5.5.1 稀释方法184
5.5.2 改进稀释方法的安全性分析185
5.5.3 纠错方法191
5.5.4 结束语196
5.6 注记197
本章参考文献197
第6章 量子签名201
6.1 仲裁量子签名基础知识和典型方案202
6.1.1 未知量子态相等性比较技术202
6.1.2 量子加密算法203
6.1.3 典型仲裁量子签名方案介绍205
6.1.4 小结208
6.2 仲裁量子签名的安全性分析209
6.2.1 用Bell态的AQS方案的分析209
6.2.2 不用纠缠态的AQS方案的分析211
6.2.3 讨论212
6.2.4 小结212
6.3 仲裁量子签名安全性再分析213
6.3.1 Choi加密算法的脆弱性分析213
6.3.2 一般性加密算法的脆弱性分析215
6.3.3 小结219
6.4 提高仲裁量子签名安全性的策略219
6.4.1 特定条件下的Choi加密算法改进219
6.4.2 一般情况下的改进加密算法设计223
6.4.3 小结226
6.5 仲裁量子群签名方案的安全性分析226
6.5.1 针对Wen的Bell态仲裁量子群签名方案分析226
6.5.2 针对Xu的非纠缠态仲裁量子群签名方案分析229
6.5.3 讨论231
6.5.4 小结232
6.6 基于对称密钥的量子公钥密码232
6.6.1 对GMN方案的安全性分析233
6.6.2 基于量子加密的QPKC234
6.6.3 安全性分析236
6.6.4 讨论与结论237
6.7 本章总结238
本章参考文献239
第7章 量子匿名通信242
7.1 预备知识242
7.2 匿名接收者的量子传输244
7.2.1 协议描述244
7.2.2 协议分析245
7.2.3 结束语247
7.3 完全匿名的量子传输247
7.3.1 协议描述248
7.3.2 协议分析250
7.3.3 结束语252
7.4 基于量子一次一密的匿名量子通信252
7.4.1 协议描述252
7.4.2 协议分析253
7.4.3 结束语255
7.5 自统计量子匿名投票256
7.5.1 量子资源256
7.5.2 协议描述257
7.5.3 协议分析259
7.5.4 协议扩展263
7.5.5 结束语264
本章参考文献264
第8章 可验证的量子随机数扩展协议267
8.1 设备无关的量子随机数扩展267
8.2 放松假设条件对半设备无关随机数扩展协议的影响269
8.2.1 半设备无关模型描述269
8.2.2 模拟量子相关性271
8.2.3 结束语275
8.3 半设备无关随机数扩展协议的安全性276
8.3.1 在理想的条件下的解析关系276
8.3.2 实际条件下的解析关系277
8.3.3 刻画非经典相关的程度278
8.3.4 结束语282
8.4 提高半设备无关随机数扩展协议中可验证的随机性282
8.4.1 利用全部观测值量化随机性284
8.4.2 结束语289
8.5 半设备无关部分自由随机源的随机性增强方案289
8.5.1 模型简介289
8.5.2 可行域和随机性认证290
8.5.3 解析函数294
8.5.4 结束语298
8.6 基于3→1QRAC的半设备无关部分自由随机源随机性扩展协议298
8.6.1 可行域299
8.6.2 随机性认证和解析函数301
8.6.3 结束语303
8.7 测量相关对广义CHSH?Bell测试在单轮和多轮情况的影响303
8.7.1 单轮场景304
8.7.2 多轮场景309
8.7.3 结束语315
本章参考文献315
