量子密码中的协议分析方法

量子密码体制要走向实用，不但需要物理学家去努力攻克具体实现时的各个技术难题，还需要密码学家对各类量子密码协议进行系统的安全性分析和评估。本课题重点从密码学角度研究量子密码中的协议分析问题。在学习和总结现有攻击方法的基础上，深入分析各种常见量子密码协议的安全性，探索其可能存在的安全漏洞。充分开发新的量子力学性质，提出有效的攻击模型，丰富量子密码体制中窃听者可能采用的攻击策略，同时给出有针对性的改进措施。进而系统总结各种可有效提取秘密信息的攻击方法，归纳其特点，包括易受影响协议的类型、攻击成功的本质原因、一般性的对抗策略及对今后协议设计的启发等。最终力求给出量子密码中具有一般意义的协议分析方法。本课题研究成果将从安全性分析和评估角度推动量子密码的实用化进程，还将在很大程度上丰富各种量子密码体制的分析技术，在使量子密码分析的发展更加系统和有序方面做出贡献。

该青年基金项目的主要内容是分析并改进现有的量子密码协议，归纳总结各种攻击模型的特点，提出新的攻击方法以及新的安全的协议。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：对一类有仲裁量子签名（AQS）协议提出了非常有效的攻击方法；分析量子安全直接通信（QSDC）、量子密秘共享（QSS）等多种协议的安全性问题；量化研究了有效密钥长度下以及测量设备无关条件下的QKD的安全性；提出了多种新颖且安全的协议，如灵活的量子保密查询协议、匿名量子传输协议、量子保密比较协议等等。. 本项目的预期考核指标为“项目结题时发表论文20篇以上，其中SCI 刊源论文12篇以上，国际期刊论文5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刊源论文75篇（请见成果清单），其中国际期刊论文58篇，包括权威国际期刊《Physical Review A》5篇、《Optics Express》1篇、《IEEE Journal of Quantum Electronics》2篇、《Quantum Information and Computation》3篇，并获得相关发明专利2项。. 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2007年博士毕业并留校工作后，2008年破格提升副教授，2010年任博士生导师，同年入选教育部新世纪优秀人才计划，2012年入选第三届“青年科学之星”。2009年应邀参与编写《2009-2010密码学学科发展报告》中的《量子密码》专题报告，2010年应邀在中国密码学会2010年会上做特邀学术报告。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《量子密码协议的设计与分析》获2009年全国优秀博士学位论文提名，一篇第一作者论文入选“2007年中国百篇最具影响国际学术论文”。