量子混淆研究综述

随着量子计算的快速发展,量子电路的逻辑日渐复杂且规模愈发庞大,曾被认为是遥不可及的量子电路信息保护问题正逐步成为现实的威胁.作为经典混淆理论的衍生,量子混淆理论结合经典混淆与量子计算,是在量子环境下量子电路信息保护的强大工具,近年来得到重视并发展迅速.量子混淆可以在不改变量子电路功能的前提下对量子电路的信息进行隐藏,从而实现功能保持性,能够有效抵抗逆向工程攻击,可以解决量子环境下的安全外包计算与版权保护问题.鉴于量子混淆理论及其应用意义,本文从经典混淆的定义和研究现状入手,介绍各类经典混淆的研究思路,然后对量子混淆的定义、模型、安全性作系统性归纳,对其可实现的量子密码学原语和应用方案进行分析.最后总结量子混淆理论面临的挑战,对未来研究方向和应用场景进行展望.

基于量子非线性函数的量子混淆方法

混淆是一种通过对函数功能加密来保证通信安全性的新型加密方法.量子混淆衍生于经典混淆,利用量子比特加密线路或函数的功能从而保护线路信息.在对量子混淆所加密的函数方面,非线性混淆理论仍需要深入研究.本文结合量子非线性函数和混淆理论,明确定义了量子幂函数,根据量子隐形传态基本原理和所混淆函数的功能,提出基于量子非线性函数的量子混淆方法,设计量子混淆器和量子解释器线路,证明其在随机预言模型下的可混淆性.提出了量子非线性函数混淆在同态加密中的密码学应用,证明其满足不可区分安全性.

量子访问控制问题的可混淆性

混淆是在数据加密的基础之上衍生出的对功能加密的概念. 2001年Barak等人证明,最强大的经典混淆工具,即通用黑盒混淆器,是不存在的.近年来一些文献已经提出了满足比黑盒稍弱定义的混淆方案,并且可以对一些特殊功能进行混淆.与此同时,量子通信和量子计算在本世纪得到了长足的发展,但对于量子混淆理论的研究目前仍处于空白阶段.本文结合量子点函数和混淆理论,分析量子访问控制问题的可混淆性.首先,定义了量子点函数,并证明在随机预言模型下量子点函数的可混淆性.随后定义量子访问控制问题,通过辅助问题解决量子访问控制问题的指数规模困难,证明量子访问控制问题的可混淆性.最后提出量子混淆理论未来有价值的研究方向,包括量子黑盒混淆器的量子力学机制实现、对经典线路的量子混淆、不可重复使用的量子混淆、量子随机预言机的删除.