量子多方保密通信协议的研究

量子多方保密通信理论与技术是当前国内外网络化量子通信研究中的重要内容之一。首先，深入研究量子保密通信新协议：一方面是进一步研究经典信息安全协议在量子信息领域中的实现；另一方面是利用量子固有属性，深入研究在通信者之间直接传输秘密消息，不依赖加解密算法的量子信息领域特有的保密通信协议。其次，研究量子辅助克隆等技术，利用纠缠交换或广义纠缠交换，提出高保真度或高效率的量子网络编码协议。最后，针对目前量子保密通信中消息传输模式方面的缺陷，本项目创新性地融合量子网络编码技术，设计网络化的量子通信模型，研究多种传输模式的量子多方保密通信协议。本项目可解决当前国内外量子网络安全通信中的关键问题，不仅能为实现网络化量子通信的研究提供相关科学依据，而且其成果能为国家在信息安全领域赢得发展先机。

量子多方保密通信理论与技术是当前国内外网络化量子通信研究中的重要内容之一。本项目研究了量子保密通信新协议、量子克隆技术和基于多种消息传输模式的量子多方保密通信协议。. 首先，研究了量子密码新协议。一方面，基于经典信息安全思想和方法，结合量子密码学特性，研究了量子安全多方计算、量子密钥分发(QKD)、量子签名、量子信息隐藏等量子密码协议。设计了七个新型量子密码协议。具体包括：一个基于GHZ态的高效量子求和协议、一个基于四粒子簇态的量子私密比较协议、一个确定性QKD协议、一个带仲裁的量子签名协议、一个基于GHZ态的量子盲签名协议，基于改进的Ping-Pong 量子安全直接通信和χ型纠缠态的两个高效量子信息隐藏协议。分析了四个量子密码协议的安全性。具体地，对一个后验的量子密封式投标协议、一个基于EPR对的量子私密比较协议、一个改进的量子盲签名协议和存在第三方验证者的量子盲签名协议的安全性进行了安全性分析与有效改进。另一方面，运用不同的量子资源，研究了量子信息领域特有的量子隐形传态(QT)、量子态远程制备(RSP)、量子安全直接通信(QSDC)和量子态共享(QSTS)等协议。具体包括：设计了一个基于广义七粒子布朗态的QT和QSTS协议，使用不同的量子资源设计了具有多个发送方和接收方、且每个接收方均可以同时重构量子比特的RSP协议，以及基于最大纠缠信道的受控RSP等新型协议。分析了一个基于W类态的QSTS协议和一个基于EPR对的三方同步QSDC协议的安全性。另外，根据项目的实际进展情况，本项目还研究了量子公钥密码和量子信息处理中的经典通信花费等内容。其次，研究了量子克隆技术。借助于不同的量子资源，设计了一个未知二粒子态的辅助忠实克隆协议和一个三粒子GHZ态的完美辅助克隆协议。提出了一种崭新的量子多播方式——量子联合多播。最后，基于多种消息传输模式的量子多方保密通信协议的研究。一方面，研究网络中纠缠信道的构建方法。本项目提出了一个量子网络模型，并给出构建了高效纠缠信道的方法。另一方面，研究了量子秘密共享(QSS)等量子多方保密通信协议。本项目设计了一个允许多数代理方预先确定自己信息的多方QSS协议、一个相对简单且量子资源消耗较少的可扩展QSS协议；分析了一个基于GHZ态的多方QSS协议、一个基于三级Bell态的多方QSS协议和一个无酉操作的高维QSS的安全性。