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由于量子信息处理的并行计算特性,使得经典密码技术不再安全,如经典公钥密码体制RSA,于是量子密码应运而生,基于量子力学原理的量子密码保证了信息传送的绝对安全性。因为量子态在传送过程中不可避免地与环境产生相互作用,导致量子比特发生错误,考虑到量子纠错码具有克服噪声影响的能力,将量子纠错编码技术应用到量子加密将具有广阔的应用前景。
首先,针对量子密钥分配协议中量子信道存在噪声,本文设计了一种带有量子纠错码的改进的BB84和B92协议模型。在模型中采用基于CSS码的量子低密度奇偶校验码--量子LDPC码,作为纠错码对发送量子态进行纠错编码,编码后的量子态在信道传输中受噪声干扰,到达接收端通过译码分析密钥传输效率。数值仿真从密钥传输效率的角度分析量子纠错编码对量子密钥分配协议的影响,结果表明:量子LDPC码能够克服信道噪声干扰,提高了密钥传输效率,这也验证了在含噪量子信道中改进的协议模型的有效性。其次,考虑到传送量子信息的过程能尽量少地依赖经典信道,提出一种基于CSS码的量子LDPC码应用于量子安全直接通信协议,并且通过方框流程图详细描述了协议的通信过程,安全性分析表明了该协议的有效性和可行性。