摘 要： 通信技术的安全性一直是信息时代的热点课题。随着量子信息技术的进步 尤其是量子计算机的研发，传统密码学已经不能为信息传输提供绝对安全的保障，量 子密码方案应运而生。本文，我们阐述了量子密码所运用到的量子力学基本理论和实 现量子密钥分配的经典方案以及量子密码的研究进展，给出了一个基于六光子纠缠态 的三方量子密钥分配方案，探讨了量子密码面临的技术难题。74452

毕业论文关键词： 量子力学，量子密码，量子通信, 量子密钥分配

Abstract： Security communications technology has been a hot research topic in the era of information。 However, advances in quantum information technology and research of quantum computers, traditional cryptography can’t provide absolute security guarantees for the transfer of information, quantum cryptography scheme came into being。 In this paper, we  describe  the  quantum  mechanics  theory  of  quantum  cryptography。  We   study    the

classical quantum key distribution schemes as well as research programs of quantum cryptography。 Based on six-photon entangled states, we give a tripartite quantum key distribution scheme。 We discuss technical problems of quantum cryptography in the field of quantum communication。

Keywords ： quantum mechanics, quantum cryptography, quantum communication, quantum key distribution

目 录

1 前言 4

2 量子密码方案 4

2。1 量子密码的基本知识 4

2。2 量子密码方案的理论基础 5

2。2。1 海森堡(Heisenberg)测不准原理 5

2。2。2 单量子不可复制定理 5

2。3 量子密钥的分配协议 6

2。3。1 BB84 协议 6

2。3。2 B92 协议 7

2。3。3 Ekert 协议 7

2。4 量子秘密共享 8

2。5 基于 GHZ 三重态的量子身份认证 8

3 量子密码方案的相关实验 9

3。1 国外相关实验研究 9

3。2 国内相关实验研究 10

4 量子密码攻击 10

5 三方量子密钥分配的方案 11

结论 13

参考文献 14

致谢 15

1 前言

当今社会已全面进入了网络时代，无论是在我们的学习、生活中甚至是在国防和 军事领域，各种信息的传输对通信中的保密问题提出了极高的要求。今年 5 月 17 日， 世界电信和信息社会日大会强调要强化网络与信息安全保障。信息技术的安全性一直 都是一个尤为重要的研究课题。Shannon 在 1949 年发表的《保密系统的通信理论》为 研究如何隐密地传递信息的密码学奠定了数学基础。但建立在计算复杂度基础之上的 经典密码学在量子计算机和量子算法面前不堪一击！随着量子信息技术的不断发展， 急需发展一种新的加密技术，量子密码学应运而生。量子密码技术是密码学和量子力 学的完美结合，利用量子态作为信息加密和解密的密钥。如今，量子密码已经从演示 性研究走向了实际应用，尤其是在政府机关、国防、军工等特殊领域。例如，曾陷“棱 镜门”监听事件的美国积极推进量子信息技术的实际应用，美国白宫和五角大楼安装 了量子通信系统。欧洲成立了包括英国、法国、德国、意大利、奥地利等国在内的量 子信息的大规模国际合作。我国以潘建伟院士为代表的一大批杰出科学家的研究使中 国的量子信息技术处于国际先进水平。今年 7 月，中科院“量子科学实验卫星”将发 射世界首个量子卫星，实现高速星地量子通信，连接地面光纤量子通信网络，初步构 建量子通信网络。论文网