به منظور تبادل اطلاعات به صورت امن در دنیای کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی مطرح شد . مخابره مستقیم امن کوانتومی به عنوان یکی از مهمترین شاخه های رمزنگاری، مورد توجه جمعی از محققان در ساله های اخیر قرار گرفته است. ارتباط مستقیم امن کوانتومی به ارسال مستقیم پیام محرمانه میپردازد. به طوریکه، ارسال پیام به کمک ایجاد یک کانال کوانتومی و بدون نیاز به توزیع کلید بین کاربرها صورت میپذیرد. مسئله اصلی در طراحی پروتکل های ارتباط مستقیم امن کوانتومی این است که طرح ارائه شده در برابر انواع حمله های استراق سمع کنندده امدن باشدد . همچندین ، در فرآیند برقراری ارتباط کوانتومی و سپس ارسال پیام محرمانه بین کاربرها، مسئله تعداد کیوبیت های بکار رفتده در طراحی پروتکل و نیز تعداد بیتهای منتقل شده حائز اهمیت است. به عبارتی دیگر، هر چه بازده طرح پیشنهادی بالاتر و پیاده سازی آن ساده تر باشد، پروتکل بهینه تر خواهد بود. در این پایان نامه ابتدا، مروری اجمالی بر مفاهیم و اصول اطلاعات و محاسبات کوانتومی خواهیم داشدت . سپس ، ضمن بیان دو شاخه مهم رمزنگاری، ارتباط مستقیم امن کوانتومی و مخابره از راه دور کوانتومی، پنج پروتکل در راستای بهبود عملکرد پروتکلهای ارتباط مستقیم امن کوانتومی و مخابره از راه دور کوانتومی پیشنهاد میکنیم. در انتها، مقایسه ای از پروتکلهای ارائه شده با کارهای پیشین انجام شده در این دو زمینه را خواهیم داشت.

فهرست :

چکیده

پیشگفتار

مقدمه

نظریه اطلاعات و محاسبات کوانتومی

نظریه رمزنگاری کوانتومی

ارتباط مستقیم امن کوانتومی

مخابره از راه دور کوانتومی

نتیجه گیری

مفاهیم اولیه اطلاعات و محاسبات کوانتومی

اصول موضوعه مکانیک کوانتومی

قضیه کپی ناپذیری

مفهوم درهم تنیدگی کوانتومی

معیار درهم تنیدگی

معرفی حالتهای درهم تنیده

حالتهای بل یا جفتهای EPR

حالتهای GHZ

حالتهای

حالتهای GHZlike

حالتهای خوشهای یا Cluster

حالت Brown

گیتهای کوانتومی

گیتهای تک کیوبیتی

گیتهای دو کیوبیتی

نتیجه گیری

ارتباط مستقیم امن کوانتومی کنترل شده

مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه

پارامترهای ارزیابی

پارامترهای ارزیابی پروتکلهای ارتباط مستقیم امن کوانتومی

پارامتر ارزیابی پروتکلهای مخابره از راه دور کوانتومی

مقایسه

نتیجه گیری

پروتکلهای پیشنهادی ارتباط مستقیم امن کوانتومی به کمک جابجایی درهمتنیدگی

جابجایی درهمتنیدگی

ارتباط مستقیم امن کوانتومی کنترلشده براساس حالت GHZlike

مرحله فراهم آوری

کنترل امنیت کانال کوانتومی

مخابره پیام محرمانه

استخراج پیام محرمانه

تحلیل امنیت

مقایسه

ارتباط مستقیم امن کوانتومی کنترل شده با هدف افزایش بازدهی

مرحله فراهم آوری

کنترل امنیت کانال کوانتومی

مرحله کدگذاری

مرحله کدبرداری

تحلیل امنیت

مقایسه

نتیجه گیری

پروتکلهای پیشنهادی مخابره از راه دور کوانتومی

مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه جهت انتقال یک حالت EPR خالص با استفاده از حالت GHZ

ایجاد کانال کوانتومی شش کیوبیتی با استفاده از دو حالت GHZ

شرح پروتکل پیشنهادی

مقایسه

مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه کنترلی توسط حالتهای EPR

کانال کوانتومی بین کاربرها

مخابره حالت کوانتومی

بازسازی حالت مخابره شده

مقایسه

مخابره از راه دور دو طرفه و ارتباط مستقیم امن کوانتومی با بکارگیری جابجایی درهمتنیدگی

شرح پروتکل مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه

تبدیل طرح مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه به ارتباط مستقیم امن کوانتومی دو طرفه

نتیجه گیری

جمع بندی و پیشنهادها

جمع بندی

نتیجه گیری و مقایسه

پیشنهادها

مراجع