[00105532]联合噪声条件下量子密码协议安全性分析理论研究

　　该项目为国家自然科学基金资助面上项目（项目批准号：61472048）。

　　许多在理想条件下设计的量子密码协议没有考虑实际通信中噪声的影响，可能造成机密信息不能被准确传输，或可能存在窃听隐藏在噪声中的风险，因此分析噪声条件下量子密码协议的安全性具有重要的意义。主要研究内容如下：

　　1. 对量子通信信道中的联合噪声进行建模：为了求得环境噪声的上限，将量子态|0?、 |1?、

　　| ?、 |??在联合噪声的作用下会变成什么样的状态，即建立量子态|0?、 |1?、 | ?、 |??的联合噪音模型，在联合噪音模型的基础上，可定量地分析特定量子通信协议在联合噪音条件下的安全性。

　　2. 确定窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系：量子比特误码率可能是噪声和窃听其中任意一个导致的，也可能是两者共同作用导致的。所以不能像没有噪声的量子通信一样使用简单的量子比特误码率作为判断是否存在窃听的标准。这里需要采用 Von Neumann 熵的方法定量分析窃听者所能得到的信息量与量子比特误码率、噪声水平三者的函数关系。

　　3. 研究某种量子通信协议在联合噪声条件下的安全性：首先，根据实际量子通信误码率水平一定（即误码率大小在 3.4%-6%的条件下）的情况下，得出噪声水平与窃听者所能得到的信息量之间的函数关系，定量的分析误码率达到 50%（已经非常大）的时候，窃听者是否能够得到所有的信息量。如果窃听者得到的信息量小于 1，就可以认为该协议是安全的， 否则说明不安全；其次，计算出量子通信协议不安全情况下的噪声大小的临界点，即窃听者可以自由得到全部信息量而不被发现时的噪声大小。