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量子安全多方异或协议及其在城域网安全通信中的应用

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本文首先定义了一个新的隐私保护问题,即量子安全多方逻辑异或,并设计了相应的量子线路,其中多个参与者可以共同计算各自私有比特的逻辑异或.所提出的量子安全多方逻辑异或协议能够保证无条件安全,即信息论安全.在此基础上,我们设计了一种分组策略来降低通信的复杂度,并据此提出了一种改进的量子安全多方逻辑异或协议.进而将其应用于城域网安全通信,使相距很远的用户之间可以安全传输秘密信息.最后在Qiskit中的IBM量子系统上通过电路仿真验证了所提出的量子安全多方逻辑异或协议的正确性和可行性.
Quantum protocol for secure multiparty XOR with application to secure communication in metropolitan area networks
This study first defined a new privacy protection problem,namely,quantum secure multiparty logical XOR(SMC_XOR),and then designed corresponding quantum circuits where multiple participants could jointly calculate the logical XOR of their respective private bits.The proposed quantum SMC-XOR protocol can ensure unconditional security,i.e.,information-theoretical security.Furthermore,we designed a grouping strategy to reduce communication complexity and presented an improved quantum SMC_XOR protocol.The improved quantum protocol is used to secure communication in metropolitan area networks,allowing two remote users to securely transmit confidential messages.Finally,we verified the correctness and feasibility of the proposed quantum SMC_XOR protocol by conducting circuit simulations on the IBM quantum system in Qiskit.

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李荟杰、石润华、柯唯阳、贾倩倩

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华北电力大学控制与计算机工程学院,北京 102206

量子通信网络 量子电路 无条件安全 城域网

国家自然科学基金北京市自然科学基金面上项目北京邮电大学网络和交换技术国家重点实验室开放基金

617720014242030SKLNST-2021-1-05

2024

中国科学(物理学 力学 天文学)
中国科学院

中国科学(物理学 力学 天文学)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.644
ISSN:1674-7275
年,卷(期):2024.54(3)
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