量子資訊探索－密碼學

GoGoDD(Quantum)Cryptography

QuantumKeyDistribution指導教授：涂百鈞學生：周緯承林志威屠建時張凱評陳懷宗鄭維翔前言量子資訊位元／量子位元疊加不可複製性糾纏非區(qū)域性密碼學公開金鑰密碼學量子密碼學BB84ProtocolB92Protocol結論參考資訊前言量子資訊位元／量子位元疊加不可複製性糾纏非區(qū)域性位元／量子位元(Bit/Qubit)Classicalbit：0or1Quantumbit(Qubit)：QMtwo-statesystem

一個量子位元有兩種可能的狀態(tài)｜0〉or｜1〉疊加(Superposition)態(tài)疊加原理(superpositionprinciple)：如果∣X〉和∣Y〉是兩個互相獨立的量子態(tài)，那麼它們的任意線性疊加 α｜X〉+β｜Y〉，其中｜α｜2+｜β｜2＝1，也會是一個量子態(tài)。少量的量子位元儲存驚人的資訊量。提供了量子平行處理(QuantumParallelism)。不可複製性(NonCloning)U(｜α〉｜0〉)=｜α〉｜α〉U(｜β〉｜0〉)=｜β〉｜β〉｜α〉≠｜β〉Let｜γ〉＝(｜α〉＋｜β〉)Then U(｜γ〉)＝(｜α〉｜α〉＋｜β〉｜β〉)≠｜γ〉｜γ〉糾纏(Entanglement)貝爾不等性兩個或多個量子位元之間存在著非古典關聯(lián)。｜Ψ〉=｜00〉+｜11〉/√2｜Ψ〉≠｜a〉｜b〉非區(qū)域性(NonLocality)魅影作用量子糾纏的另一個特點就是此關聯(lián)是非定域性。密碼學公開金鑰密碼學 Onetimepad

Cryptography量子密碼學 Quantum

CryptographyOnetimepadcryptography亂數(shù)產(chǎn)生與明文等長的金鑰，使用後則立即丟棄並重新產(chǎn)生。優(yōu)點：密文與明文無統(tǒng)計性關聯(lián)密文並無明文的訊息缺點：隨機產(chǎn)生金鑰的困難金鑰的分送與保護GoGoDD(Quantum)CryptographyBB84ProtocolB92ProtocolBB84Protocol量子通道／公共通道直線基”+”： 0?偏振態(tài)|→〉，90?偏振態(tài)”↑〉對角基”×”： 45?偏振態(tài)|↗〉，135?偏振態(tài)”↖〉Alice隨機產(chǎn)生一組位元並隨機選擇基底傳送光子。Bob隨機選擇基底來測量接收的光子。於公共通道比對雙方基態(tài)。捨棄雙方不同基態(tài)的位元剩下為顯露的金鑰。Bob隨機選取一半金鑰並選擇雙方同意位元作為隱藏的金鑰Bitnumber123456789101112Alice'srandombits011011101010Alice'srandombases＋＋×＋＋＋×＋×××＋Alicesend→↑↖→↑↑↖→↖↗↖→Bob'srandombases×＋××＋×＋＋×××＋Bobobserves↗↑↖↖↑↗↑→↖↗↖→Bob'sbit011110101010Whichagree?√√√√√√√√Sharedsecretkey11101010Randomlychosentocompare√√√√Whichagree?√√√√Unrevealedsecretkeys1101B92ProtocolAlice與Bob各自從EPR態(tài)中取A與B粒子。欲傳送C粒子上的未知量子態(tài)｜Ψ〉。Alice將C粒子與手中的A粒子做貝爾測量。在古典通道告知其結果。Bob則對手中粒子操作後就可把未知量子態(tài)｜Ψ〉重現(xiàn)於B粒子上。結論古典電腦面臨的挑戰(zhàn)量子電腦的衝擊量子科技未來參考資料密碼學－加密演算與密碼分析計算實驗 (鄧安文10.2006)密碼學與網(wǎng)路安全 (WilliamStallings

1.2007)我懂了！量子力學 (李良修9.2004)下一波資訊革命：量子電腦 (GeorgeJohnson

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