[发明专利]一种对傅里叶变换量子秘密共享系统的攻击方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术，特别是指一种对傅里叶变换量子秘密共享系统的攻击方法。

背景技术

随着信息时代的到来，人们的交流越来越便利，而需要交换的消息也与日俱增。与此同时，对于一些敏感消息，人们常常需要在传输之前对其进行加密，以防止被非法用户读取。近年来，密码学研究在不断发展和壮大，其基本目的就是确保用户间的消息能够在公开信道中可靠地传输。

我们知道，大多数经典密码协议的安全性是建立在计算复杂性基础上的。也就是说，窃听者要想破译一个密码系统，需要在有限的时间(即秘密消息的有效期)内解决某个计算难题。而根据计算复杂性假设，这种任务通常在当前人们的计算能力下很难实现。这正是经典密码体制的安全性基础。但是，随着人们计算能力的飞速提高和各种先进算法(包括经典算法和量子算法)的提出，这种密码体制的安全性受到了严峻挑战。

量子密码是密码学与量子力学相结合的产物，不同于以数学为基础的经典密码体制，其安全性由量子力学基本原理保证，与攻击者的计算能力无关。根据量子力学性质，窃听者对量子密码系统中的量子载体的窃听必然会对量子态引入干扰，于是被合法通信者所发现。合法通信者能够发现潜在的窃听，这是量子密码安全性的本质。因此，量子密码具有得天独厚的优势并逐渐成为密码新技术中的一个重要研究分支。研究和实验表明，量子密码很可能发展为下一代密码技术的重要力量。

由于量子密码在理论上具有无条件安全性，它的出现引起了国际密码学界和物理学界的高度重视。其中量子秘密共享(Quantum Secure Sharing，简记为QSS)是量子密码研究的一项重要课题。在一个具有一般意义的(k，n)秘密共享协议中，分发者将秘密消息编码成n(n为大于1的整数)份信息，分别发送给n个代理人。要求任何k(k不大于n)个以上的代理人一起可以恢复出分发者的秘密消息，而任何小于k个代理人均得不到任何秘密信息。1999年M.Hillery等利用GHZ三重态提出了第一个QSS协议(M.Hillery，V. Buzek，and A.Berthiaume.Quantum secret sharing.Physical Review A 59，1829，1999)。此后QSS逐渐成为人们的研究热点。目前，各国学者利用不同的物理性质提出了多种各具特色的QSS方案，其中有的是通过量子手段在秘密分享者之间共享经典信息，有的是直接共享任意的量子消息(量子态)。目前所见大多数协议还是在秘密分享者之间进行秘密分割，即k＝n。对于一般的(k，n)量子门限秘密共享方案，人们也给出了其构造方法及所需条件等方面的一些基本结论。此外，QSS在实验方面也取得了重要进展。例如，2008年瑞典的研究组在电信光纤上实现了基于单光子的五方QSS系统(J.Bogdanski等.Experimental QSS usingtelecommunication fiber.Physical Review A 78，062307，2008)。相信在不久的将来，量子保密通信系统定会走入我们的日常生活，这种“量子卫士”也将为我们的信息安全事业提供有力保障。

2009年，中国学者Huang Da-Zu等提出了一种基于量子傅里叶变换(Quantum Fourier Transform，简记为QFT)的多方QSS系统(D.Huang，Z.Chen and Y.Guo.Multiparty Quantum Secret Sharing UsingQuantum Fourier Transform.Communications in Theoretical Physics 51，221，2009)。以(3，3)QSS系统为例，假设分发者Dealer要将3m比特的经典秘密消息分享给三个代理人Alice、Bob和Charlie，其方案如下(如图1所示)：

1.Dealer制备3m个量子比特，每个量子比特的状态为|0>或|1>，分别对应于要分发的秘密消息比特0和1。然后Dealer将所有量子比特每相邻的3个分为一组，共m组。每组中的三个量子比特分别记为P_A，P_B和P_C。

2.Dealer对产生的每组量子比特执行QFT操作量子态的变化如下：