●第1章 量子力學基礎知識 1
1.1 基本概念 1
1.1.1 狀態空間和量子態 1
1.1.2 完備正交基 2
1.1.3 量子比特 3
1.1.4 算子 4
1.1.5 測量 6
1.1.6 表像及表像變換 8
1.1.7 密度算子 10
1.1.8 Schmidt分解和糾纏態 12
1.1.9 糾纏交換 13
1.1.10 密集編碼 14
1.2 基本原理 15
1.2.1 測不準原理 15
1.2.2 量子不可克隆定理 16
1.2.3 非正交量子態不可區分定理 16
參考文獻 17
第2章 量子密鑰分發與身份認證 18
2.1 兩個基本的密鑰分發協議 19
2.1.1 BB84協議 19
2.1.2 GV95協議 22
2.2 兩類量子密鑰分發協議的共同本質——信息分割 23
2.3 不需要交替測量和旋轉的量子密鑰分發方案 27
2.3.1 協議描述 28
2.3.2 安全性分析 29
2.3.3 結束語 33
2.4 基於Bell基與其對偶基的量子密鑰分發方案 33
2.4.1 兩級繫統量子密鑰分發協議 33
2.4.2 d級繫統中的糾纏交換 36
2.4.3 d級繫統中Bell基與其對偶基的關繫 38
2.4.4 d級繫統量子密鑰分發協議 40
2.4.5 三級繫統中在一對對偶基下進行的糾纏交換 42
2.4.6 結束語 44
2.5 利用不可擴展乘積基和嚴格糾纏基的量子密鑰分發方案 44
2.5.1 3?3Hilbert空間的UPB和EEB的構造 45
2.5.2 協議描述 48
2.5.3 安全性分析 48
2.5.4 到n?n繫統的推廣 50
2.5.5 結束語 51
2.6 基於W態的量子密鑰分發方案 51
2.6.1 W態的特點 52
2.6.2 協議描述 52
2.6.3 安全性分析 54
2.6.4 結束語 55
2.7 量子密鑰分發中身份認證問題的研究現狀及方向 56
2.7.1 幾種主要的身份認證協議及分析 56
2.7.2 量子身份認證協議的基本要求及發展方向 59
2.8 一種量子密鑰分發和身份認證方案 61
2.8.1 協議描述 61
2.8.2 安全性分析及其他性質 62
2.8.3 結束語 63
2.9 一種網絡多用戶量子認證和密鑰分發理論方案 64
2.9.1 分布式客戶機/服務器認證結構 64
2.9.2 網絡多用戶量子認證和密鑰分發理論方案 64
2.9.3 安全性分析 66
2.9.4 結束語 66
2.10 注記 67
參考文獻 67
第3章 量子秘密共享 74
3.1 HBB協議 75
3.2 基於多粒子糾纏態局域測量的量子秘密共享方案 77
3.2.1 協議描述 77
3.2.2 安全性分析 79
3.2.3 推廣到多方秘密共享 81
3.2.4 結束語 82
3.3 基於Bell態局域測量的量子秘密共享方案 82
3.3.1 協議描述 83
3.3.2 安全性分析 84
3.3.3 結束語 85
3.4 基於局域操作的量子秘密共享方案 85
3.4.1 協議描述 86
3.4.2 安全性分析 87
3.4.3 推廣到多方秘密共享 88
3.4.4 結束語 88
3.5 基於糾纏交換的環式量子秘密共享方案 89
3.5.1 協議描述 89
3.5.2 安全性分析 90
3.5.3 推廣到多方秘密共享 93
3.5.4 結束語 93
3.6 基於經典密鑰的高效量子秘密共享方案 93
3.6.1 基於GHZ態的量子秘密共享協議描述 93
3.6.2 安全性分析 95
3.6.3 基於Bell態的量子秘密共享協議 97
3.6.4 結束語 99
3.7 基於Grover算法的門限量子密碼方案 100
3.7.1 基於Grover算法的2量子比特操作 101
3.7.2 基於Grover算法的(t，n)門限量子方案 102
3.7.3 安全性分析 105
3.7.4 特洛伊木馬攻擊可以被檢測 109
3.7.5 結束語 111
3.8 注記 112
參考文獻 112
第4章 量子加密 116
4.1 兩種基本加密算法 116
4.1.1 基於經典密鑰的量子加密算法 117
4.1.2 基於量子密鑰的量子加密算法 118
4.2 d級繫統量子加密算法 119
4.2.1 d級繫統中的態和門 120
4.2.2 d 級繫統量子加密算法 121
4.2.3 安全性分析 122
4.2.4 糾錯 123
4.2.5 結束語 126
4.3 注記 126
參考文獻 126
第5章 量子安全直接通信 129
5.1 BF協議 129
5.2 對BF協議的改進及其安全性分析 130
5.2.1 改進的BF協議 131
5.2.2 安全性分析 132
5.2.3 結束語 136
5.3 注記 136
參考文獻 137
第6章 量子密碼協議的分析 140
6.1 對一種量子考試協議的竊.聽與改進 141
6.1.1 量子考試方案簡介 141
6.1.2 竊.聽策略描述 142
6.1.3 改進方案 144
6.1.4 結束語 144
6.2 對基於d級推廣Bell態的QKD協議的攻擊 144
6.2.1 KBB協議簡述 145
6.2.2 竊.聽策略描述 145
6.2.3 結束語 150
6.3 一次一密亂碼本不能用來提高量子通信的效率 151
6.4 重新審視量子對話和雙向量子安全直接通信的安全性 153
6.4.1 對NBA和MZL協議的分析 154
6.4.2 對JZ協議的分析 155
6.4.3 對MXN協議的分析 156
6.4.4 信息洩漏與重復使用密鑰的OTP的等價性 157
6.4.5 結束語 158
6.5 共享參考繫的一致性需要重新考慮 158
6.6 對基於可重用GHZ載體的量子秘密共享協議的竊.聽 162
6.6.1 BK協議簡述 162
6.6.2 外部攻擊 163
6.6.3 參與者攻擊 165
6.6.4 結束語 169
6.7 對環形BD協議的一種參與者攻擊 170
6.7.1 環形BD協議簡述 170
6.7.2 參與者攻擊 170
6.7.3 改進方案 172
6.7.4 結束語 173
6.8 對BD協議的一種外部攻擊 173
6.8.1 星形BD協議簡述 173
6.8.2 外部攻擊 174
6.8.3 改進方案 175
6.8.4 結束語 176
6.9 對一類繫列加密的多方量子秘密共享協議的竊.聽與改進 176
6.9.1 ZZJ協議簡述 177
6.9.2 參與者攻擊 177
6.9.3 改進方案 179
6.9.4 結束語 179
6.10 對一種基於糾纏交換的多方量子秘密共享方案的竊.聽與改進 179
6.10.1 ZM協議簡述 180
6.10.2 參與者攻擊 181
6.10.3 改進方案 181
6.10.4 結束語 183
6.11 對基於GHZ態的量子秘密共享協議的很優攻擊 183
6.11.1 HBB 協議簡述 183
6.11.2 參與者攻擊 184
6.11.3 實現很優攻擊的具體實例 187
6.11.4 結束語 191
6.12 注記 191
參考文獻 192
第7章 量子隱形傳態 197
7.1 BBCJPW93量子隱形傳態 197
7.2 經由兩級GHZ態的有限級量子純態的多方量子隱形傳態 199
7.2.1 多方到一方的量子隱形傳態 200
7.2.2—方到多方的量子隱形傳態 203
7.2.3 多方到多方的量子隱形傳態 206
7.2.4 結束語 206
7.3 經由部分糾纏對的非對稱三粒子態概率隱形傳態 207
7.3.1 非對稱三粒子糾纏態的概率隱形傳態 208
7.3.2 結束語 212
7.4 經由部分糾纏對的兩粒子概率隱形傳態 212
7.4.1 兩粒子糾纏態的概率隱形傳態 213
7.4.2 隱形傳態的量子線路 216
7.4.3 結束語 219
7.5 經由部分糾纏對的多粒子糾纏態概率隱形傳態 220
7.5.1 多粒子部分糾纏態的概率隱形傳態 220
7.5.2 隱形傳態的量子線路 222
7.5.3 結束語 224
7.6 經由W態的兩粒子受控隱形傳態 224
7.6.1 兩粒子糾纏態的受控隱形傳態 224
7.6.2 隱形傳態的量子線路 226
7.6.3 結束語 226
7.7 基於客戶/服務模式的概率隱形傳態 227
7.7.1 信道對發送方透明的概率隱形傳態 228
7.7.2 一般信道的概率隱形傳態中發送方必需的信道信息 230
7.7.3 基於客戶/服務模型的雙邊概率隱形傳態 232
7.7.4 結束語 233
7.8 任意m粒子態的量子隱形傳態網絡 234
7.8.1 任意m粒子態的量子隱形傳態網絡 234
7.8.2 結束語 237
7.9 注記 238
參考文獻 238
第8章 量子糾錯碼 243
8.1 量子糾錯碼的研究意義及研究背景 243
8.2 一簇量子糾錯碼的自同構群 249
8.2.1 基本概念 250
8.2.2 一個關於商群Aut(Cm)/H與集合Ff的關繫的刻畫 250
8.2.3 當Cm為線性碼時的自同構群Aut(Cm) 255
8.2.4 結束語 258
8.3 關於量子二次剩餘碼 258
8.3.1 A-線性碼 259
8.3.2 分裂型線型量子二次剩餘碼 261
8.3.3 量子二次剩餘碼的擴展碼 263
8.3.4 結束語 270
8.4 量子糾錯碼的等價和保距同構 270
8.4.1 辛碼間的保距同構 271
8.4.2 量子碼間的保距同構 273
8.4.3 應用 277
8.4.4 結束語 280
8.5量子循環碼的一種圖論方法構造 281
8.5.1 基本構造方法 281
8.5.2 量子循環碼的一種構造方法 283
8.5.3 結束語 288
8.6 注記 289
參考文獻 289

溫巧燕、郭奮卓、朱甫臣著的《量子保密通信協議的設計與分析》以作者及其課題組多年的研究成果為主體，結合國內外學者在量子保密通信領域的代表性成果，對這一領域的幾個主要研究內容作了繫統論述，並提出一些與之緊密相關的新研究課題。全書分四部分(共8章)。第一部分為量子保密通信研究所需的量子力學基礎知識(第1章)；第二部分為量子密碼協議的設計，主要包括量子密鑰分發與身份認證、量子秘密共享、量子加密、量子安全直接通信(第2~5章)；第三部分為量子密碼協議的分析(第6章)；第四部分為量子隱形傳態以及與量子保密通信密切相關的量子糾錯碼(第7、8章)。重點從密碼學的角度闡述了量子密碼協議的設計與分析。本書既可作為對量子保密通信感興趣的讀者的入門教材，也可作為量子保密通信領域研究工作者的參考用書，適合於密碼學、信息安全、信息與通信繫統、信號與信息處理、物理學、數學及相關學科的高年級本科生、研究生、教師和科研人員等