適用于量子Email的基于兩光子糾纏態(tài)的量子認(rèn)證加密協(xié)議的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及量子安全通信領(lǐng)域。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種適用于量子Email的基于兩光子 糾纏態(tài)的量子認(rèn)證加密協(xié)議，將量子通信協(xié)議應(yīng)用于只要求接收者處于線下的情形。
【背景技術(shù)】
[0002] 量子密碼是量子信息處理的一個(gè)最重要的應(yīng)用之一，可被劃分為量子密鑰分配 (Quantum Key Distribution，QKD) [1-5]、量子秘密共享（Quantum Secret Sharing，QSS) [6-10]、量子安全直接通信（Quantum Secure Direct Communication，QSDC) [11-19]等。 眾所周知，認(rèn)證是一種確保所傳送信息的完整性的有效方式，可被吸收進(jìn)經(jīng)典密碼和量子 密碼。根據(jù)認(rèn)證的使用，量子密碼協(xié)議可被劃分為兩類(lèi)，即不帶認(rèn)證功能的和帶認(rèn)證功能 的。例如，文獻(xiàn)[1-19]的量子密碼協(xié)議總是假設(shè)存在認(rèn)證經(jīng)典信道以致于它們不具有認(rèn)證 功能。與它們不同的是，文獻(xiàn)[20-29]的量子密碼協(xié)議沒(méi)有假設(shè)存在認(rèn)證經(jīng)典信道，需要首 先完成認(rèn)證過(guò)程。文獻(xiàn)[20-28]的所有協(xié)議需要在經(jīng)典信道進(jìn)行公開(kāi)討論，這要求接收者 必須在線。更復(fù)雜的是，文獻(xiàn)[20-22]的每個(gè)協(xié)議需要一個(gè)稱(chēng)為認(rèn)證者的可信第三方。幸 運(yùn)的是，在2011年，Tsai等[29]利用旋轉(zhuǎn)操作提出一個(gè)既不需要一次公開(kāi)討論又不需要可 信第三方的單向量子認(rèn)證安全通信協(xié)議。在這個(gè)協(xié)議中，發(fā)送者以一步量子傳送的方式將 她的消息發(fā)送給接收者。這個(gè)協(xié)議不需要接收者在線。然而，當(dāng)一個(gè)竊聽(tīng)者Eve發(fā)起攻擊 修改一個(gè)消息量子比特時(shí)，她能夠以1/2的概率逃避檢測(cè)。受Tsai等的協(xié)議[29]的啟發(fā)， Hwang等[30]首次提出一個(gè)稱(chēng)為量子認(rèn)證加密的全新的概念，它實(shí)質(zhì)上是適用于線下接收 者的一步認(rèn)證量子安全直接通信。量子認(rèn)證加密的巨大亮點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面[30]:
[0003] (1)它只需要一步量子傳送；
[0004] (2)它提供消息保密和身份認(rèn)證；
[0005] (3)它使消息認(rèn)證精確到1比特水平，即對(duì)被傳送的消息的1比特修改將引發(fā)一個(gè) 100 %的檢測(cè)概率；
[0006] (4)它不需要一個(gè)可信第三方；
[0007] (5)它不需要一個(gè)經(jīng)典信道。
[0008] 這些亮點(diǎn)使得通過(guò)量子信道進(jìn)行的適用于線下接收者的許多應(yīng)用成為可能，比如 量子 E-mail [30]。
[0009] 基于以上分析，本發(fā)明提出一個(gè)適用于量子Email的基于兩光子糾纏態(tài)的量子認(rèn) 證加密協(xié)議。與文獻(xiàn)[30]的協(xié)議類(lèi)似，兩個(gè)通信者Alice和Bob事先共享兩個(gè)用于決定兩 光子糾纏態(tài)制備的私鑰。發(fā)送者Alice以一步量子傳輸?shù)姆绞綄⒕幋a了她的經(jīng)典比特的兩 光子糾纏態(tài)序列發(fā)送給接收者Bob。在接收到編碼的量子態(tài)序列后，Bob利用兩光子聯(lián)合測(cè) 量解碼出Alice的經(jīng)典比特并在單向哈希函數(shù)的幫助下認(rèn)證Alice的秘密的完整性。本發(fā) 明的協(xié)議只使用一步量子傳輸，并且既不需要一次公開(kāi)討論也不需要一個(gè)可信的第三方。 因此，本發(fā)明的協(xié)議可適用于量子E-mail等只要求接收者處于線下的情形。本發(fā)明的協(xié)議 在單向哈希函數(shù)的幫助下使消息認(rèn)證精確到1比特水平。而且，本發(fā)明的協(xié)議的信息論效 率尚達(dá)100 %。
[0010] 參考文獻(xiàn)
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