基于重排序的多方（半）量子秘密分享协议研究

In a quantum communication, people always hope that the used quantun devices are as few as possible, and as simple as possible, which is not only economical, but also propitious to experiment. According to this reason, the semiquantum key distribution protocol that Boyer et al. proposed in 2007 is noticed greatly. In their protocol, although one party is quantum and the other party is classical, the formed keys are unconditionally secure. Enlightened by Boyer et al.'s protocol, we will propose a multiparty semiquantum secret sharing protocol, in which only the boss is quantum and all the agents are classical, and the rearranging orders is employed. By investigating, we don't see a reprt that a multiparty semiquantum secret sharing protocol is proposed up to now. In addition, based on rearranging orders, we will propose several multiparty quantum secret sharing protocols with the collective eavesdropping-check character, in which unitary operations or judging-qubit operations are employed. In the several protocols with the character, it will be seen that the quantum devices which agents need are quite simple.

在量子通讯中，人们总是希望所使用的量子装置越少越好、越简单越好，这样既经济又有利于实验上实现。因此使得Boyer等人在2007年提出的半量子密钥分配协议备受关注。该协议中仅一方是量子的，另一方是经典的，但产生的密钥仍具有无条件安全性。本项目研究内容（1）:利用"重排粒子序"，将首次提出多方半量子秘密分享协议。在被提的协议中仅Boss是量子的、拥有量子装置，所有Agent都是经典的、无量子装置。内容（1）的研究将有助于解决半量子秘密分享的整个理论问题；研究内容（2）：将联合"重排粒子序"与"酉操作"或者"Qubit判断操作"，提出若干具有集体窃听检测特征的多方量子秘密分享协议。在该特征协议中，所有Agent的量子装置相对较简单。内容（2）的研究将丰富具有这种特征的量子秘密分享协议。

在为期三年的研究周期内，项目负责人及团队成员完成了有关本项目的内容概括如下：（1）利用贝尔态和重排序方法，提出了一份多方半量子秘密分享协议。该协议最大的亮点是重排序作为代理方的加密方法。（2）我们发现Hong等人的一份量子秘密分享协议是不安全的，即该协议里的Trent能窃取Alice的秘密信息而不被发现。最后，我们提出一份改进协议。（3）Song利用纠缠交换提出两份具有完全对称特征的量子密钥分配方案，我们研究发现这两份方案中的加密方法没有达到最优化。我们给出一种最优的加密方法，使得Song方案的效率被提高7/3倍。（4）Chou等人为移动网络提出一份可控的双向量子安全直接通信协议。我们发现他们提出的协议是不安全的。控制者Telecom Company能窃取mobile device的秘密信息而不被发现。最后，我们给出一份可行的改进协议。（5）通过使用两Qutrit纠缠态，Zhang和Zhan提出一份量子对话协议。我们发现他们提出的协议存在信息泄露缺陷，即窃听者无需做任何攻击便能获取一半秘密信息。总体来说，我们较好完成了预期的目标。