量子两方保密比较协议的设计与分析

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安全多方计算是保密通信的重要部分和热门研究领域,而两方保密比较又是安全多方计算的基本问题,其主要目的就是对两个参与方的保密信息进行比较,同时又不能泄露参与方所比较的信息内容。保密比较协议在秘密共享、电子选举、电子拍卖、电子投票、门限签名等场景中有着重要的应用。在经典密码学领域,保密信息比较问题已经得到了广泛的研究。然而在强大的量子计算机面前,基于数学难题的计算复杂度的现代密码体制将不堪一击。不同于现代密码体制,量子通信技术的的安全性基于量子力学基本原理,因而在理论上具有无条件安全性和窃听可检测性。量子密码学为保密通信的研究带来了新的思路和方法。本文正是基于此,对量子两方保密比较进行深入地研究,创新性地提出了三个不同的量子保密比较协议(QPCE),分别是基于三粒子类W态和幺正变换的QPCE协议、基于三粒子类W态和Bell态纠缠交换的QPCE协议以及基于四粒子W态和Bell态纠缠交换的QPCE协议。对于提出的三个协议,本文还给出了详细的正确性分析、安全性分析和公平性分析,从理论上证明本文提出的QPCE协议不仅能得到正确的比较结果,还能够抵抗多种攻击。除此之外,还将这三个协议和已有的一些经典QPCE协议进行了比较,结果显示,本文提出的协议具有较高的安全性、比较效率和量子比特效率。
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