基于隐藏子空间的量子货币的攻击研究
信息技术与网络安全 8期
胡志泉1，2，薛立德1，2，杨 威1，2
(1.中国科学技术大学 计算机科学与技术学院，安徽 合肥230026； 2.中国科学技术大学 苏州高等研究院，江苏 苏州215000)
摘要： 量子货币问题是量子密码学中认证问题的代表。Aaronson和Christiano提出了一种基于公钥的量子货币方案,并在隐藏子空间上证明了它的计算安全性。通过分析子空间的结构，对该方案提出有效的攻击,证明了一般子空间都有漏洞，只有具有复杂结构的子空间才具有出色的安全性，并改进了隐藏子空间方案的定义，严格要求由子空间形成的量子货币的任何量子位相互纠缠。最后从信息论的角度，证明了纠缠带来的新安全性。
中图分类号： TN918
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.08.003
引用格式： 胡志泉，薛立德，杨威. 基于隐藏子空间的量子货币的攻击研究[J].信息技术与网络安全，2021，40(8)：17-23，29.
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.08.003
引用格式： 胡志泉，薛立德，杨威. 基于隐藏子空间的量子货币的攻击研究[J].信息技术与网络安全，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
随着量子密钥分发(QKD)[1]的应用，量子密码协议正处于蓬勃发展的阶段，但是作为最早出现的量子密码学问题之一，量子货币问题尚未得到适当的解决。由于很难长时间维持量子态的相干性，并且在量子货币方案中，伪造者可以在验证算法提示下获得有关未知量子态的更多详细信息，因此量子货币方案通常需要更严格的安全证明。量子认证，尤其是量子签名，与量子货币有潜在的联系，量子货币本身可以被视为一种特殊类型的量子签名。量子货币方案各种变体还可形成具有不同功能的量子密码协议，现有量子签名协议，例如ZMWZ协议[2]、文献[3]所提协议以及基于相位编码的协议[4]都基于QKD技术，因此量子货币方案的研究将带来量子签名的新方向。
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作者信息：
胡志泉1，2，薛立德1，2，杨 威1，2
(1.中国科学技术大学 计算机科学与技术学院，安徽 合肥230026；
2.中国科学技术大学 苏州高等研究院，江苏 苏州215000)
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