非理想信道下的量子基础安全协议研究

比特承诺、抛币和不经意传输是安全协议的基础，在零知识证明、安全多方计算等复杂密码协议中有着重要的应用。本项目研究非理想条件下的量子安全基础协议，集中研究噪声和损失信道中的量子掷币、比特承诺和不经意传输协议。深入分析信道损失、信道噪声等非理想情况对现有多种量子基础安全协议的具体影响。充分开发量子力学特性，寻求解决信道损失、信道噪声对安全协议影响的各种方法。进而提出适合不同非理想情况的量子基础安全协议，分析并证明其抗噪声能力和损失容忍能力。最终力求找到非理想模型下，量子基础安全协议中若干重要问题的对应结果。该项目研究成果将在很大程度上推动量子安全基础协议的实用化进程，促进量子密码在信息安全领域得到广泛应用。

该青年基金项目的主要内容是非理想信道中量子基础安全协议的关键问题，研究信道损失、噪声等非理想情况对现有多种量子基础安全协议的具体影响，总结并寻求新的可以解决信道损失、信道噪声对安全协议影响的各种方法，提出新的能够适合不同非理想情况的量子基础安全协议，分析并证明其抗噪声能力和损失容忍力。经过不懈的努力，项目组按照计划顺利完成了研究任务，主要成果包括：考虑信道损失问题，设计了可容忍损失的量子掷币协议；研究了不同噪声信道中协议的设计方法，设计了可以抵抗集体噪声的量子密钥分配（QKD）、量子安全直接通信、量子保密比较、量子秘密共享等协议；研究了有限密钥长度统计波动情况下的QKD的安全密钥界；分析并设计了多种其他密码基础协议，如量子百万富翁协议、量子保密查询协议（量子不经意传输）等等。.. 本项目的预期考核指标为“项目结题时发表论文15篇以上，其中SCI 刊源论文10篇以上，国际期刊论文6篇以上”。目前项目组已经超额完成了计划的研究内容，现已发表SCI检索论文38篇（请见成果清单），其中国际期刊论文36篇，包括权威国际期刊《Physical Review A》6篇、《Optics Express》1篇、《IEEE Journal of Quantum Electronics》2篇、《Quantum Information and Computation》3篇。. . 在项目取得可喜进展的同时，申请者的科研水平也有了较大提高。申请者自2010年博士后出站并留校工作后，2010年底提升副教授，2012年任博士生导师， 2013年入选了北京市青年英才计划。此外，作为该青年基金项目的前期研究成果，申请者的博士学位论文《量子秘密共享协议的设计与分析》获2010年全国优秀博士学位论文提名。