本期“量子信息”專欄評(píng)述

專欄編委會(huì)

評(píng)“誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)中不可區(qū)分假設(shè)的合理性和安全性驗(yàn)證”

楊國(guó)武

量子密鑰分發(fā) (QKD) 是一種安全通信方法，它實(shí)現(xiàn)了涉及量子力學(xué)組件的加密協(xié)議。由于技術(shù)限制，實(shí)際QKD 使用的是弱相干態(tài)光源(WCS)。而WCS 光源發(fā)出的光子脈沖可能具有一些概率特征，從而可能被攻擊者利用，導(dǎo)致通信不安全。而誘騙態(tài)方法可以很好地解決這一問(wèn)題。誘騙態(tài)方法假設(shè)了第三方攻擊者不能區(qū)分信號(hào)態(tài)和誘騙態(tài)，但這一假設(shè)的合理性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

該文采用貝葉斯決策分析方法驗(yàn)證了誘騙態(tài)方法的合理性、安全性和必要性。根據(jù)強(qiáng)度不同導(dǎo)致光子數(shù)概率分布的差異，得到了信號(hào)態(tài)和誘騙態(tài)擁有相同的光子透射率的結(jié)論，驗(yàn)證了信號(hào)態(tài)和誘騙態(tài)不可區(qū)分這一假設(shè)的合理性。此外，根據(jù)單信號(hào)態(tài)和信號(hào)態(tài)+單誘騙態(tài)兩種情況下光子數(shù)分離攻擊前后的安全密鑰率的對(duì)比結(jié)果，驗(yàn)證了誘騙態(tài)方法確實(shí)能夠抵抗光子數(shù)分離攻擊。

評(píng)“基于Bell 態(tài)的兩方互認(rèn)證量子密鑰協(xié)商協(xié)議”

楊國(guó)武

隨著量子理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，量子密碼學(xué)成為一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。量子密鑰協(xié)商(QKA)作為量子密碼學(xué)的一個(gè)分支，在2004 年首次被提出。相比于量子密鑰分發(fā)(QKD)，QKA 在生成會(huì)話密鑰時(shí)要求所有參與者一同決定，因而更加公平。已有的互認(rèn)證量子密鑰協(xié)商協(xié)議需引入可信或半可信監(jiān)督者才能實(shí)現(xiàn)，通信復(fù)雜度較高。如何進(jìn)一步降低量子密鑰協(xié)商協(xié)議的復(fù)雜度，保證其安全性，提高實(shí)際可操作性等，是該領(lǐng)域需要解決的重要問(wèn)題。

為了解決以上問(wèn)題，該文提出了一個(gè)基于Bell 態(tài)的無(wú)需第三方監(jiān)督者就能實(shí)現(xiàn)的兩方互認(rèn)證QKA 協(xié)議。協(xié)議雙方身份的認(rèn)證是通過(guò)對(duì)量子態(tài)的制備和測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該協(xié)議量子通信次數(shù)少，能抵擋外部攻擊和參與者攻擊，還有較高的量子比特利用率。此外，該QKA 協(xié)議僅用到了單粒子測(cè)量和Bell 態(tài)測(cè)量，在現(xiàn)階段量子技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。