基于隱藏子空間的量子貨幣的攻擊研究
信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全 8期
胡志泉1，2，薛立德1，2，楊 威1，2
(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥230026； 2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 蘇州高等研究院，江蘇 蘇州215000)
摘要： 量子貨幣問題是量子密碼學(xué)中認(rèn)證問題的代表。Aaronson和Christiano提出了一種基于公鑰的量子貨幣方案,并在隱藏子空間上證明了它的計(jì)算安全性。通過分析子空間的結(jié)構(gòu)，對該方案提出有效的攻擊,證明了一般子空間都有漏洞，只有具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的子空間才具有出色的安全性，并改進(jìn)了隱藏子空間方案的定義，嚴(yán)格要求由子空間形成的量子貨幣的任何量子位相互糾纏。最后從信息論的角度，證明了糾纏帶來的新安全性。
中圖分類號(hào)： TN918
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.08.003
引用格式： 胡志泉，薛立德，楊威. 基于隱藏子空間的量子貨幣的攻擊研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2021，40(8)：17-23，29.
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.08.003
引用格式： 胡志泉，薛立德，楊威. 基于隱藏子空間的量子貨幣的攻擊研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2021，40(8)：17-23，29.
Attack on hidden subspace quantum money
Hu Zhiquan1，2，Xue Lide1，2，Yang Wei1，2
(1.School of Computer Science and Technology，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，China； 2.Suzhou Institute for Advanced Study，University of Science and Technology of China，Suzhou 215000，China)
Abstract： The quantum money scheme is a representative of the authentication problem in quantum cryptography. Aaronson and Christiano proposed a public key-based quantum currency solution and proved its computational security on the hidden subspace. By analyzing the structure of subspace, an effective attack on the scheme is proposed. It is proved that the general subspace has vulnerabilities, and only the subspace with complex structure has excellent security. Then the definition of the hidden subspace scheme is improved, strictly requiring that any qubit of the quantum money formed by the subspace is entangled with each other. Finally，from the perspective of information theory, new security brought by the entanglement is proved.
Key words : quantum money；quantum cryptography；hidden subspace；attack scheme
0 引言
隨著量子密鑰分發(fā)(QKD)[1]的應(yīng)用，量子密碼協(xié)議正處于蓬勃發(fā)展的階段，但是作為最早出現(xiàn)的量子密碼學(xué)問題之一，量子貨幣問題尚未得到適當(dāng)?shù)慕鉀Q。由于很難長時(shí)間維持量子態(tài)的相干性，并且在量子貨幣方案中，偽造者可以在驗(yàn)證算法提示下獲得有關(guān)未知量子態(tài)的更多詳細(xì)信息，因此量子貨幣方案通常需要更嚴(yán)格的安全證明。量子認(rèn)證，尤其是量子簽名，與量子貨幣有潛在的聯(lián)系，量子貨幣本身可以被視為一種特殊類型的量子簽名。量子貨幣方案各種變體還可形成具有不同功能的量子密碼協(xié)議，現(xiàn)有量子簽名協(xié)議，例如ZMWZ協(xié)議[2]、文獻(xiàn)[3]所提協(xié)議以及基于相位編碼的協(xié)議[4]都基于QKD技術(shù)，因此量子貨幣方案的研究將帶來量子簽名的新方向。
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作者信息：
胡志泉1，2，薛立德1，2，楊 威1，2
(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥230026；
2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 蘇州高等研究院，江蘇 蘇州215000)
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