量子计算与量子密码的原理及研究进展综述

王永利; 徐秋亮

doi:10.7544/issn1000-1239.2020.20200615

量子计算与量子密码的原理及研究进展综述

王永利¹,
徐秋亮²

¹(山东大学数学学院济南 250100)
²(山东大学软件学院济南 250101) (wyl@mail.sdu.edu.cn)

基金项目: 国家自然科学基金项目(61632020)

详细信息

中图分类号: TP309
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出版历程
- 发布日期: 2020-09-30

Principle and Research Progress of Quantum Computation and Quantum Cryptography

Wang Yongli¹,
Xu Qiuliang²

¹(School of Mathematics, Shandong University, Jinan 250100)
²(School of Software, Shandong University, Jinan 250101)

Funds: This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (61632020).

摘要

摘要: 量子计算与量子密码是基于量子效应的计算技术和密码技术.1984年Bennett和Brassard提出了第一个量子密钥分发协议，开启了量子密码学的研究，此后相继在量子加密、量子签名等领域进行了大量研究.1994年，Shor利用量子Fourier变换，设计了第一个实用的量子算法，在多项式时间内对大整数进行因子分解.1996年，Grover提出了量子搜索算法，能够对无结构数据进行二次加速.Shor算法和Grover算法的提出不仅体现了量子计算的优越性，还对传统基于数学困难问题的密码学体制造成威胁.经过半个世纪的发展，量子计算与量子密码在理论与实践的研究上都取得了丰硕的成果.从量子力学的数学框架、基本概念和原理、量子计算基本思想、量子密码研究进展及主要思想等方面进行总结梳理.
- 量子计算 /
- 量子密码 /
- Shor算法 /
- Grover算法 /
- 量子密钥分发
Abstract: Quantum computation and quantum cryptography are based on principles of quantum mechanics. In 1984, Bennett and Brassard proposed the first quantum key distribution protocol called BB84, which started the study of quantum cryptography. Since then, a great deal of work has been carried out in various fields such as quantum encryption and quantum signature. In 1994, Shor designed the first practical quantum algorithm which can factor large integers in polynomial time. Shor’s algorithm used Quantum Fourier Transform, which is the kernel of most quantum algorithms. In 1996, Grover designed a new algorithm which can search the unstructured data to get the required result in the time of approximately the square root of the total account of the data. Shor’s algorithm and Grover’s algorithm not only embody the advantages of quantum computing, but also pose a threat to the traditional cryptography based on mathematical difficulties such as RSA. After half a century’s development, quantum computing and quantum cryptography have achieved fruitful results in theory and practice. In this paper, we summarize the contents from the perspectives of the mathematical framework of quantum mechanics, basic concepts and principles, basic ideas of quantum computing, research progress and main ideas of quantum cryptography, etc.
- quantum computation /
- quantum cryptography /
- Shor’s algorithm /
- Grover’s algorithm /
- quantum key distribution

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施引文献(40)

期刊类型引用(20)

1.	沈传年. 区块链安全问题研究综述. 计算机工程与科学. 2024(01): 46-62 . 百度学术
2.	张烁晨. 量子纠缠及其应用研究. 电子技术. 2024(03): 4-7 . 百度学术
3.	徐小桐，石润华，柯唯阳，于辉. 无中心的量子匿名一票否决方案. 量子电子学报. 2024(06): 901-913 . 百度学术
4.	许龙，沈晶晶. 中美量子计算领域专利对比分析及发展预测. 中国发明与专利. 2024(12): 54-62 . 百度学术
5.	张舒琪，李延斌，王蓬勃，葛春鹏，徐秋亮. 抗侧信道攻击的后量子密码掩码转换方案. 网络空间安全科学学报. 2024(05): 44-56 . 百度学术
6.	蓝兰鸿，潘明华，王一涵，周家毓. 基于B92量子密钥分发的图像加密系统设计. 信息技术与信息化. 2023(01): 17-20 . 百度学术
7.	李延斌，朱嘉杰，唐明，张焕国. 面向格密码的能耗分析攻击技术. 计算机学报. 2023(02): 331-352 . 百度学术
8.	董慧康，裴东芳. 考虑无线网络安全的量子密码更新算法仿真. 计算机仿真. 2023(02): 399-402+491 . 百度学术
9.	万华，周虎，朱德新，孙羽. 一种基于量子密钥的区块链身份认证方法. 软件工程. 2023(04): 38-41 . 百度学术
10.	杨占杰. 核电DCS系统信息安全防护的探讨. 核科学与工程. 2023(04): 854-860 . 百度学术
11.	王鹏，武俊鹏，高迪. 基于FPGA的Streamlined NTRU Prime抗量子加密技术研究. 无线电工程. 2022(03): 393-398 . 百度学术
12.	李非凡. 后量子密码技术研究热点可视化分析. 河南理工大学学报(自然科学版). 2022(05): 137-145 . 百度学术
13.	牛佳宁，赵子岩，李国春，赵永利. 新型电力系统配网运行场景下的量子密码技术应用体系架构. 电力信息与通信技术. 2022(11): 65-73 . 百度学术
14.	刘峰，杨杰，李志斌，齐佳音. 一种基于区块链的泛用型数据隐私保护的安全多方计算协议. 计算机研究与发展. 2021(02): 281-290 . 本站查看
15.	李萌，尚云. 两硬币量子游走模型中的相干动力学. 计算机研究与发展. 2021(09): 1897-1905 . 本站查看
16.	潘世杰，高飞，万林春，秦素娟，温巧燕. 量子谱回归算法. 计算机研究与发展. 2021(09): 1835-1842 . 本站查看
17.	孙玉明. 外加谐振电压时电容器的电容和电感. 烟台大学学报(自然科学与工程版). 2021(04): 386-391 . 百度学术
18.	张中亚，吴文玲，邹剑. 多轮EM结构的量子差分碰撞密钥恢复攻击. 计算机研究与发展. 2021(12): 2811-2818 . 本站查看
19.	冷新丽，韩跃军，李辉. 大学文科生物理科学素养现状调查及分析——以江西南昌市为例. 科教导刊. 2021(32): 155-158 . 百度学术
20.	WANG Yahui，ZHANG Huanguo. Quantum Algorithm for Attacking RSA Based on Fourier Transform and Fixed-Point. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2021(06): 489-494 . 必应学术