8、设备无关量子密码学与单轮盒：原理与应用解析

设备无关量子密码学与单轮盒：原理与应用解析

1. 设备无关量子密钥分发（DIQKD）协议安全性证明的主要任务

在探讨DIQKD协议的安全性证明时，需要证明协议的正确性和保密性两个关键方面。正确性在很大程度上可由协议中的纠错步骤直接得出，因此重点在于证明协议的保密性。

根据定义，保密性要求通过应用量子证明提取器，使提取器的输出 $\tilde{K} A = Ext(A, S)$ 与理想密钥在 $\epsilon {PA}$ 范围内接近。这里的理想密钥是指 $m$ 位的均匀密钥，且与整体边信息 $SE$ 完全独立。为了使提取器发挥作用，原始数据 $A$ 必须具备足够的最小熵。特定提取器的相关关系（如公式 (4.6) 所示）能够确定在给定（平滑）最小熵的情况下可提取的密钥长度。所以，任何应用提取器的协议安全性证明的主要任务，就是计算（平滑）最小熵的下限。

2. 设备的诚实实现

设备 $D$ 的诚实实现描述了在没有敌手存在时设备的行为方式。这是在设备制造没有恶意且“一切按计划进行”时，Alice 和 Bob 期望共享的设备状态。在 DIQKD 分析中，诚实实现的描述主要用于两个方面：
- 协议完整性证明 ：协议的完整性（定义 4.5）是相对于所选的诚实实现进行证明的。
- 纠错步骤通信量设置 ：根据公式 (4.2) 中的关系，确定 Alice 和 Bob 在纠错步骤中的通信量。

需要注意的是，在证明过程中，只有这两个地方会考虑诚实实现的选择，并且都仅用于选择协议的参数。关键的是，协议的可靠性证明并不依赖于诚实实现的选择。