18、量子密钥分发在经典AKE框架中的研究

量子密钥分发在经典AKE框架中的研究

在当今的信息安全领域，量子密钥分发（QKD）因其潜在的安全性而备受关注。本文将深入探讨量子密钥分发在经典认证密钥交换（AKE）框架中的相关模型、协议及安全性定义。

1. QKD模型

我们的QKD模型是对eCK模型的增强，每个参与方都可访问一个量子设备。由于当前硬件限制，量子设备的能力可能有限。在多方多会话的环境中，通信由敌手控制，敌手既能控制经典通信信道，也能控制量子通信信道，但在量子信道上的操作受量子力学定律的约束。

1.1 参与方和协议

• 参与方 ：参与方是一个交互式经典图灵机，并可访问一个量子图灵机。经典图灵机可通过特殊激活请求激活量子设备，或接收量子设备的测量结果，通信通过双向经典通信带进行。同时，经典图灵机还可访问随机比特序列和单独的c带，用于接收和发送其他激活请求及消息。量子图灵设备可由经典图灵机激活，并通过指定的量子信道q接收和发送量子比特。

• 协议 ：协议是一系列交互式的经典和量子子例程，用于在两个或多个参与方之间生成共享密钥或输出错误指示。会话是协议的一次执行，由特殊的传入请求启动，每个会话都有一个唯一的会话标识符Ψ。会话完成后，经典图灵机将输出一个元组 (sk, pid, v, u)，其中：

  • sk：会话密钥；
  • pid：参与方标识符；
  • v：向量 (v0, v1, …)，每个vi是公共值或标签的向量；
  • u：向量 (u0, u1, …)，称为认证向量，用于标识会话所