內容大鋼
這是一本新手友好的量子密碼學入門讀物，讀者無須具備量子計算與密碼學的相關前置知識，便可系統入門量子密碼學。全書由淺入深，循序漸進地介紹必備基礎理論與數學工具，並將其應用於量子密碼協議的設計與安全性分析。書中重點講解量子密鑰分發、量子承諾、量子貨幣、委託量子計算等重要應用，同時自成體系地介紹了量子計算基礎知識。
本書配有大量插圖與貼合主題的簡明案例，重在幫助讀者建立物理與安全直覺，引導讀者理解密碼安全的底層原理。書中設置豐富的例題、章節內習題、隨堂測驗與章末思考題，並附拓展閱讀推薦，便於自學鞏固。
作者介紹
(美)托馬斯·維迪克//(荷)斯蒂芬妮·韋納|責編:王春華//章承林|譯者:邱道文//華希銘//許仁傑//董子源//黃淮靖等
目錄
本書讚譽
譯者序
前言
第1章 背景知識
1.1 數學符號
1.2 什麼是量子比特
1.3 多量子比特
1.4 利用張量積組合量子比特
1.5 簡單測量
1.5.1 標準基下的測量
1.5.2 應用程序：來自確定性過程的隨機性
1.5.3 在任意基下測量量子比特
1.5.4 測量多個量子比特
1.5.5 測量后狀態
1.6 酉變換與門
1.6.1 酉變換
1.6.2 Pauli矩陣作為酉運算
1.6.3 不可克隆定理
1.7 Bloch球
1.8 實現量子密碼學
1.8.1 組成部分
1.8.2 最先進的技術
章節註釋
問題
測驗答案
速查
第2章 量子工具和第一個協議
2.1 概率符號
2.2 密度矩陣
2.2.1 形式體系介紹
2.2.2 一點數學知識
2.2.3 密度矩陣及其性質
2.2.4 單量子比特混合態的Bloch表示
2.2.5 聯合密度矩陣
2.2.6 經典－量子態
2.3 一般測量
2.3.1 正運算元值測量
2.3.2 廣義測量
2.4 偏跡
2.4.1 運算元觀點
2.4.2 一個數學定義
2.5 安全消息傳輸
2.5.1 香農的保密條件和對大密鑰的需要
2.5.2 （量子）一次一密
章節註釋
問題
測驗答案
速查
第3章 量子貨幣
3.1 一個（很）簡單的量子貨幣方案
3.2 Wiesner的量子貨幣
3.2.1 量子貨幣的定義
3.2.2 量子貨幣的正確性和安全性
3.3 量子通道
3.4 對Wiesner方案的攻擊
3.4.1 測量與製備攻擊
3.4.2 克隆攻擊
3.4.3 n量子比特克隆攻擊
3.5 Elitzur－Vaidman炸彈測試器
3.5.1 對許可銀行的克隆攻擊
3.5.2 非許可銀行
章節註釋
問題
測驗答案
第4章 糾纏的力量
4.1 糾纏
4.2 純化
4.2.1 Schmidt分解
4.2.2 Uhlmann定理
4.3 兩個應用
4.3.1 秘密共享
4.3.2 超密編碼
4.4 Bell非局域性
4.4.1 非局域遊戲的例子：CHSH
4.4.2 影響
4.5 糾纏的單配性
4.5.1 量化單配性
4.5.2 三方CHSH遊戲
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問題
測驗答案
速查
第5章 量化信息
5.1 何時兩個量子態幾乎相同
5.1.1 跡距離
5.1.2 保真度
5.2 一無所知意味著什麼
5.3 測量不確定性：最小熵
5.3.1 熵
5.3.2 條件最小熵
5.4 不確定性原理：兩方猜謎遊戲
5.5 擴展不確定性關係原理：三方猜謎遊戲
章節註釋
問題
測驗答案
速查
第6章 從不完美的信息到（近乎）完美的安全性
6.1 隱私放大
6.2 隨機性提取器
6.2.1 隨機性信源
6.2.2 強種子提取器
6.3 使用提取器解決隱私放大問題
6.4 基於Hash的提取器
6.4.1 兩個通用的Hash函數族
6.4.2 2通用提取器
6.4.3 無邊信息的分析
6.4.4 良好測量和量子邊信息
章節註釋
問題
測驗答案
第7章 密鑰分發
7.1 誠實和不誠實
7.2 安全密鑰分發
7.3 給定特殊經典通道的密鑰分發
7.4 信息協調
7.4.1 校驗子編碼
7.4.2 一些參數
7.5 永恆的安全
章節註釋
問題
測驗答案
第8章 量子密鑰分發協議
8.1 BB84量子密鑰分發
8.1.1 BB84編碼
8.1.2 BB84協議
8.1.3 正確性及安全性
8.2 改進的協議
8.2.1 純化協議
8.2.2 當竊聽者具有更強的能力
8.3 BB84密鑰分發的安全性
8.3.1 在局部實現Bell基測量
8.3.2 三方猜謎遊戲的安全性
8.3.3 不確定性關係的安全性
8.4 BB84密鑰分發的正確性
章節註釋
問題
測驗答案
第9章 通過不可信設備進行量子安全通信
9.1 DIQKD協議
9.1.1 設備無關的安全性
9.1.2 DIQKD協議詳解
9.2 DIQKD的安全性
9.2.1 基於CHSH的猜謎遊戲
9.2.2 i.i.d.假設下的安全性
9.3 檢驗EPR對
9.3.1 主角和Jordan引理
9.3.2 剛性定理的證明
章節註釋
問題
測驗答案
第10章 密鑰分發之外的量子密碼學
10.1 拋硬幣
10.1.1 經典拋硬幣協議
10.1.2 強說服力的量子拋硬幣協議
10.1.3 弱說服力的量子拋硬幣協議
10.2 兩方加密
10.2.1 安全函數計算
10.2.2 安全性的模擬範式
10.3 不經意傳輸
10.4 比特承諾
10.4.1 比特承諾的通用性
10.4.2 比特承諾的不可能性
10.4.3 計算上的安全承諾
10.5 強說服力的拋硬幣的Kitaev下界
10.5.1 經典協議的界
10.5.2 量子協議的界
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問題
測驗答案
第11章 物理假設下的安全性
11.1 含噪存儲模型
11.2 含噪存儲模型中的1-2不經意傳輸
11.3 來自量子不確定性的安全性
11.3.1 有限量子存儲模型中的安全性
11.3.2 通用量子通道
11.3.3 使用含噪設備
章節註釋
問題
測驗答案
第12章 更多圍繞密碼學的話題
12.1 安全量子加密的密鑰長度要求
12.1.1 近似加密
12.1.2 計算安全性
12.1.3 公鑰加密
12.2 使用認證刪除的加密
12.2.1 安全性定義
12.2.2 一種構造方案
12.2.3 認證刪除特性的證明
章節註釋
問題
測驗答案
第13章 委託計算
13.1 任務的定義
13.1.1 高效量子計算的基本概念
13.1.2 Pauli群和Clifford門
13.2 量子電路的可驗證委託
13.2.1 基於魔法態的計算
13.2.2 盲性
13.2.3 可驗證性
13.3 基於測量的模型中的委託計算
13.3.1 基於測量的計算
13.3.2 基於MBQC模型的盲委託
13.3.3 可驗證性
13.4 經典委託給兩台量子伺服器
13.4.1 建立可信的計算空間
13.4.2 量子態層析成像
13.4.3 過程層析成像
13.4.4 基於量子隱形傳態的計算
13.4.5 盲且可驗證的委託計算
章節註釋
問題
測驗答案
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