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第1章 绪论1

1.1密码学的发展历史1

1.1.1古代加密方法（手工阶段）1

1.1.2古典密码（机械阶段）2

1.1.3现代密码（计算机阶段）3

1.2量子密码学的发展历史4

1.3量子密码学的研究内容4

1.3.1量子密钥分发5

1.3.2量子身份认证5

1.3.3量子签名5

1.3.4量子安全直接通信5

1.3.5量子秘密共享6

1.3.6量子密码协议的安全性分析方法6

1.3.7和其他学科交叉6

1.4量子密码学VS量子计算机6

1.4.1破译密码（量子计算机）6

1.4.2构造密码（量子密码学）7

1.5量子密码学面临的挑战和应用前景7

第2章 量子密码基础知识9

2.1量子力学五大假设9

2.1.1第一假设：量子力学系统的态由Hilbert空间中矢量完全描写9

2.1.2第二假设：力学量用线性厄米算子表示11

2.1.3第三假设：力学量算子平均值14

2.1.4第四假设：微观体系动力学演化（或Schrodinger方程假设）14

2.1.5第五假设：全同性原理假设15

2.2量子力学基本原理15

2.2.1测不准原理15

2.2.2量子不可克隆定理16

2.2.3非正交量子态不可区分定理16

2.3量子信息特性17

2.3.1量子比特和量子门17

2.3.2量子逻辑门的物理实现及进展21

2.4密度算子23

2.4.1量子状态的系综23

2.4.2约化密度算子24

2.5量子测量24

2.5.1广义测量24

2.5.2局域测量——POVM25

2.5.3 POVM举例28

2.6量子纠缠态29

2.7量子隐形传态30

2.8几个基本概念32

2.8.1量子一次一密32

2.8.2量子单向函数32

2.8.3量子Swap Test33

2.8.4量子纠缠交换33

参考文献34

第3章 量子密钥分发和认证35

3.1 BB84协议36

3.2 GV95协议39

3.3基于秘密共享的多方同时量子身份认证41

3.3.1协议一41

3.3.2协议二42

3.3.3安全性分析43

3.3.4小结44

3.4基于GHZ态多方同时量子身份认证44

3.4.1协议描述44

3.4.2安全性分析45

3.4.3小结47

3.5基于GHZ态的量子（t， n）门限身份认证47

3.5.1协议描述47

3.5.2安全性分析49

3.5.3小结50

3.6基于单光子的量子（t， n）门限身份认证50

3.6.1协议描述50

3.6.2安全性分析53

3.6.3小结55

参考文献56

第4章 量子安全直接通信60

4.1具有双向身份认证功能的量子安全直接通信62

4.1.1协议描述63

4.1.2安全性分析64

4.1.3小结64

4.2利用单光子的准安全的量子对话协议64

4.2.1协议描述64

4.2.2安全性分析66

4.2.3小结66

4.3基于单光子的门限量子安全直接通信67

4.3.1协议描述67

4.3.2安全性分析69

4.3.3小结71

4.4基于EPR对的量子安全直接通信71

4.4.1协议描述71

4.4.2安全性分析74

4.4.3小结76

4.5基于簇态的量子安全直接通信76

4.5.1簇态76

4.5.2协议描述77

4.5.3安全性分析78

4.5.4小结80

4.6具有认证的量子广播通信81

4.6.1第一个量子广播通信协议82

4.6.2第一个量子广播通信协议安全性分析83

4.6.3第二个量子广播通信协议83

4.6.4第二个量子广播通信协议安全性分析84

4.6.5小结84

参考文献85

第5章 量子秘密共享89

5.1利用正交乘积态的量子秘密共享协议91

5.1.1利用正交乘积态的量子秘密共享方案91

5.1.2安全性分析93

5.1.3推广到多方96

5.1.4小结96

5.2利用单光子的环状门限量子秘密共享96

5.2.1协议描述96

5.2.2小结98

5.3利用单光子序列的多方和多方之间的门限量子秘密共享99

5.3.1协议描述99

5.3.2小结102

5.4直接传送秘密的门限量子秘密共享102

5.4.1协议描述102

5.4.2小结105

5.5任意m-量子比特信息的门限多方受控隐形传态105

5.5.1 d维量子系统的量子隐形传态105

5.5.2 d维量子系统的受控量子隐形传态107

5.5.3小结109

5.6经由量子信道加密的门限多方量子信息分割109

5.6.1基本的量子隐形传态协议109

5.6.2经由量子信道加密的门限多方量子信息分割110

5.6.3安全性分析112

5.6.4小结113

5.7一种经济的在腔QED中利用五原子簇态实现任意m原子五方量子态共享方案113

5.7.1簇态113

5.7.2模型114

5.7.3由五原子簇态实现任意两原子态共享的五方量子态共享方案115

5.7.4由五原子簇态实现任意m原子态共享的五方量子态共享方案118

5.7.5小结119

5.8重新检测Hillery-Buzek-Berthiaume量子秘密共享协议重构阶段的安全性120

5.8.1秘密共享协议的安全需求120

5.8.2量子秘密共享协议重构阶段的安全性分析：HBB协议121

5.9量子（t， n）门限秘密共享中的成员扩展122

5.9.1初始量子秘密分发过程123

5.9.2量子（t， n）门限秘密共享成员扩展协议123

5.9.3安全性分析125

5.9.4讨论和结论128

5.10抗联合噪声容错量子秘密共享128

5.10.1联合噪声模型128

5.10.2抗联合退极化噪声的容错量子秘密共享130

5.10.3安全性分析131

5.10.4抗联合旋转噪声的容错量子秘密共享131

5.10.5小结133

5.11抗振幅阻尼噪声的量子秘密共享协议133

5.11.1预备阶段134

5.11.2抗联合振幅阻尼噪声的容错量子秘密共享135

5.11.3安全性分析136

5.11.4小结139

5.12普适抗联合噪声的三方量子秘密共享139

5.12.1普适抗联合噪声的量子秘密共享方案140

5.12.2安全性分析144

5.12.3小结146

5.13可验证的量子（k，n）门限秘密密钥共享146

5.13.1问题提出146

5.13.2可验证的量子（k，n）门限方案的基本框架147

5.13.3可验证的量子（k， n）门限共享经典密钥的量子秘密共享的一个实例148

5.13.4可验证的量子（k， n）门限共享量子信息的量子秘密共享的一个实例149

5.13.5小结150

参考文献151

第6章 量子签名160

6.1具有门限共享验证的门限代理量子签名162

6.1.1个体门限代理密钥的分发阶段162

6.1.2签名接收者验证密钥的生成阶段163

6.1.3代理签名的生成阶段163

6.1.4门限共享验证阶段165

6.1.5小结165

6.2量子门限群签名166

6.2.1个体秘密密钥的生成阶段166

6.2.2群签名的生成阶段166

6.2.3群签名的验证过程168

6.2.4小结168

6.3具有非可信仲裁者的抗联合振幅阻尼噪声的经典消息的仲裁量子签名169

6.3.1联合振幅阻尼噪声模型169

6.3.2具有不可信仲裁方的仲裁签名框架170

6.3.3具有不可信仲裁方的仲裁签名的一个实例171

6.3.4安全性分析174

6.3.5小结176

参考文献176

第7章 安全多方量子计算180

7.1基于两光子纠缠的量子秘密比较协议182

7.1.1协议描述182

7.1.2安全性和效率分析184

7.1.3小结185

7.2基于单光子的量子秘密比较协议185

7.2.1基于极化单光子的量子秘密比较186

7.2.2协议分析187

7.3基于半诚实第三方的量子秘密比较协议的评论190

7.3.1半诚实模型的缺陷190

7.3.2回顾Bell态量子秘密比较协议191

7.3.3 Bell态量子秘密比较协议的密码分析192

7.3.4小结193

参考文献193

第8章 量子密码协议的安全性分析方法197

8.1中间人攻击198

8.1.1带认证的三方量子安全直接通信协议的回顾198

8.1.2三方YWZ协议的分析与改进199

8.1.3小结201

8.2虚假粒子攻击201

8.2.1回顾Zhang-Zhan-Zhang受控量子安全直接通信协议201

8.2.2虚假粒子攻击Zhang-Zhan-Zhang受控量子安全直接通信协议203

8.2.3抗虚假粒子攻击的改进方法205

8.3双CNO） T攻击205

8.3.1双CNOT攻击模型205

8.3.2抗双CNOT攻击模型的改进方法206

参考文献208

第9章 量子密集编码210

9.1基本量子密集编码协议210

9.2基于x-类型纠缠态的量子密集编码的光学实现211

9.2.1 x型纠缠态211

9.2.2协议描述212

9.2.3小结216

参考文献217