量子资讯探索密码学课件

量子資訊探索－密碼學

GoGoDD(Quantum)Cryptography

QuantumKeyDistribution指導教授：涂百鈞學生：周緯承林志威屠建時張凱評陳懷宗鄭維翔量子資訊探索－密碼學

GoGoDD(Quantum)Cr前言量子資訊位元／量子位元疊加不可複製性糾纏非區域性密碼學公開金鑰密碼學量子密碼學BB84ProtocolB92Protocol結論參考資訊前言前言前言量子資訊位元／量子位元疊加不可複製性糾纏非區域性量子資訊位元／量子位元位元／量子位元(Bit/Qubit)Classicalbit：0or1Quantumbit(Qubit)：QMtwo-statesystem

一個量子位元有兩種可能的狀態｜0〉or｜1〉位元／量子位元(Bit/Qubit)Classical疊加(Superposition)態疊加原理(superpositionprinciple)：如果∣X〉和∣Y〉是兩個互相獨立的量子態，那麼它們的任意線性疊加 α｜X〉+β｜Y〉，其中｜α｜²+｜β｜²＝1，也會是一個量子態。少量的量子位元儲存驚人的資訊量。提供了量子平行處理(QuantumParallelism)。疊加(Superposition)態疊加原理(superpo不可複製性(NonCloning)U(｜α〉｜0〉)=｜α〉｜α〉U(｜β〉｜0〉)=｜β〉｜β〉｜α〉≠｜β〉Let｜γ〉＝(｜α〉＋｜β〉)Then U(｜γ〉)＝(｜α〉｜α〉＋｜β〉｜β〉)≠｜γ〉｜γ〉不可複製性(NonCloning)U(｜α〉｜0〉)=｜糾纏(Entanglement)貝爾不等性兩個或多個量子位元之間存在著非古典關聯。｜Ψ〉=｜00〉+｜11〉/√2｜Ψ〉≠｜a〉｜b〉糾纏(Entanglement)貝爾不等性非區域性(NonLocality)魅影作用量子糾纏的另一個特點就是此關聯是非定域性。非區域性(NonLocality)魅影作用密碼學公開金鑰密碼學 Onetimepad

Cryptography量子密碼學 Quantum

Cryptography密碼學公開金鑰密碼學Onetimepadcryptography亂數產生與明文等長的金鑰，使用後則立即丟棄並重新產生。優點：密文與明文無統計性關聯密文並無明文的訊息缺點：隨機產生金鑰的困難金鑰的分送與保護Onetimepadcryptography亂數產生與GoGoDD(Quantum)CryptographyBB84ProtocolB92ProtocolGoGoDD(Quantum)CryptographyBBB84Protocol量子通道／公共通道直線基”+”： 0˚偏振態|→〉，90˚偏振態”↑〉對角基”×”： 45˚偏振態|↗〉，135˚偏振態”↖〉BB84Protocol量子通道／公共通道Alice隨機產生一組位元並隨機選擇基底傳送光子。Bob隨機選擇基底來測量接收的光子。於公共通道比對雙方基態。捨棄雙方不同基態的位元剩下為顯露的金鑰。Bob隨機選取一半金鑰並選擇雙方同意位元作為隱藏的金鑰Alice隨機產生一組位元並隨機選擇基底傳送光子。Bitnumber123456789101112Alice'srandombits011011101010Alice'srandombases＋＋×＋＋＋×＋×××＋Alicesend→↑↖→↑↑↖→↖↗↖→Bob'srandombases×＋××＋×＋＋×××＋Bobobserves↗↑↖↖↑↗↑→↖↗↖→Bob'sbit011110101010Whichagree?√√√√√√√√Sharedsecretkey11101010Randomlychosentocompare√√√√Whichagree?√√√√Unrevealedsecretkeys1101Bitnumber123456789101112AliceB92ProtocolAlice與Bob各自從EPR態中取A與B粒子。欲傳送C粒子上的未知量子態｜Ψ〉。Alice將C粒子與手中的A粒子做貝爾測量。在古典通道告知其結果。Bob則對手中粒子操作後就可把未知量子態｜Ψ〉重現於B粒子上。B92ProtocolAlice與Bob各自從EPR態中量子资讯探索-密码学课件結論古典電腦面臨的挑戰量子電腦的衝擊量子科技未來結論古典電腦面臨的挑戰參考資料密碼學－加密演算與密碼分析計算實驗 (鄧安文10.2006)密碼學與網路安全 (WilliamStallings

1.2007)我懂了！量子力學 (李良修9.2004)下一波資訊革命：量子電腦 (GeorgeJohnson

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GoGoDD(Quantum)Cryptography

QuantumKeyDistribution指導教授：涂百鈞學生：周緯承林志威屠建時張凱評陳懷宗鄭維翔量子資訊探索－密碼學

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一個量子位元有兩種可能的狀態｜0〉or｜1〉位元／量子位元(Bit/Qubit)Classical疊加(Superposition)態疊加原理(superpositionprinciple)：如果∣X〉和∣Y〉是兩個互相獨立的量子態，那麼它們的任意線性疊加 α｜X〉+β｜Y〉，其中｜α｜²+｜β｜²＝1，也會是一個量子態。少量的量子位元儲存驚人的資訊量。提供了量子平行處理(QuantumParallelism)。疊加(Superposition)態疊加原理(superpo不可複製性(NonCloning)U(｜α〉｜0〉)=｜α〉｜α〉U(｜β〉｜0〉)=｜β〉｜β〉｜α〉≠｜β〉Let｜γ〉＝(｜α〉＋｜β〉)Then U(｜γ〉)＝(｜α〉｜α〉＋｜β〉｜β〉)≠｜γ〉｜γ〉不可複製性(NonCloning)U(｜α〉｜0〉)=｜糾纏(Entanglement)貝爾不等性兩個或多個量子位元之間存在著非古典關聯。｜Ψ〉=｜00〉+｜11〉/√2｜Ψ〉≠｜a〉｜b〉糾纏(Entanglement)貝爾不等性非區域性(NonLocality)魅影作用量子糾纏的另一個特點就是此關聯是非定域性。非區域性(NonLocality)魅影作用密碼學公開金鑰密碼學 Onetimepad

Cryptography量子密碼學 Quantum

Cryptography密碼學公開金鑰密碼學Onetimepadcryptography亂數產生與明文等長的金鑰，使用後則立即丟棄並重新產生。優點：密文與明文無統計性關聯密文並無明文的訊息缺點：隨機產生金鑰的困難金鑰的分送與保護Onetimepadcryptography亂數產生與GoGoDD(Quantum)CryptographyBB84ProtocolB92ProtocolGoGoDD(Quantum)CryptographyBBB84Protocol量子通道／公共通道直線基”+”： 0˚偏振態|→〉，90˚偏振態”↑〉對角基”×”： 45˚偏振態|↗〉，135˚偏振態”↖〉BB84Protocol量子通道／公共通道Alice隨機產生一組位元並隨機選擇基底傳送光子。Bob隨機選擇基底來測量接收的光子。於公共通道比對雙方基態。捨棄雙方不同基態的位元剩下為顯露的金鑰。Bob隨機選取一半金鑰並選擇雙方同意位元作為隱藏的金鑰Alice隨機產生一組位元並隨機選擇基底傳送光子。Bitnumber123456789101112Alice'srandombits011011101010Alice'srandombases＋＋×＋＋＋×＋×××＋Alicesend→↑↖→↑↑↖→↖↗↖→Bob'srandombases×＋××＋×＋＋×××＋Bobobserves↗↑↖↖↑↗↑→↖↗↖→Bob'sbit011110101010Whichagree?√√√√√√√√Sharedsecretkey11101010Randomlychosentocompare√√√√Whichagree?√√√√Unrevealedsecretkeys1101Bitnumber123456789101112AliceB92ProtocolAlice與Bob各自從EPR態中取A與B粒子。欲傳送C粒子上的未知量子態｜Ψ〉。Alice將C粒子與手中的A粒子做貝爾測量。在古典通道告知其結果。Bob則對手中粒子操作後就可把未知量子態｜Ψ〉重現於B粒子上。B92ProtocolAlice與Bob各自從EPR態中量子资讯探索-密码学课件結論古典電腦面臨的挑戰量子電腦的衝擊量子科技未來結論古典電腦面臨的挑戰參考資料密碼學－加