一、Quantum secure circuit evaluation（论文文献综述）
林达,向泽军,张若琳,张莎莎,曾祥勇[1]（2021）在《SM4算法的量子实现》文中指出我国商密标准SM4算法已成为ISO/IEC国际标准,本文主要研究该算法的的量子实现.基于对表面码的特性以及量子纠错的综合考虑,本文将量子比特数、通用量子逻辑门数、量子电路深度以及量子电路的depth-times-width值等作为统计参数.首先,探讨并提出了SM4算法S盒的量子优化实现方案.同时,结合算法自身结构的性质以及本文提出的S盒量子实现的特点,设计了SM4算法量子实现的整体结构,该结构能有效减少量子比特开销.其次,针对量子比特数和depth-times-width值两种指标,系统地研究了并行实现的S盒数量对SM4算法具体量子实现电路性能的影响.最后,设计了结合Grover算法对SM4进行穷举攻击的量子电路,并评估了该攻击所需的量子资源.
杜珊娜[2]（2021）在《纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究》文中研究表明随着科学技术的蓬勃发展,信息安全性受到越来越多人的广泛关注。量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）作为量子信息的重要分支,基于量子力学基本原理,可以为通信双方提供信息理论上无条件安全性,窃听者不能在不被发现的情况下得到任何信息,成功的QKD过程可以使合法通信双方共享一组安全密钥。在QKD分类不同的协议中,基于纠缠态的连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable QKD,CV-QKD）具有抗额外噪声强、可实现源无关安全性、与现有光纤网络易兼容、使用成熟的平衡零拍探测（Balanced Homodyne Detector,BHD）技术等优势,且光场纠缠具有远距离扩展潜力,有望在未来实现大范围的量子网络。基于上述发展潜力,我们首先建立了稳定的长距离强抗额外噪声的纠缠态CV-QKD实验系统,之后从实用性、安全性以及高速化三方面进一步推进纠缠态CV-QKD技术的发展。本论文主要的研究内容以及创新点如下:1.实现连续变量EPR纠缠态在50 km光纤信道上的密钥分发实验。首先使用内部放有周期性极化磷酸氧钛钾晶体的四镜蝶形共振腔产生高纠缠度双色连续变量纠缠源,其中810 nm光场留在本地Alice端,可以进行直接测量或者将其携带的量子信息保存至本地的量子存储载体（如Rb原子）上;另一束1550 nm光场用于量子信息的远距离传输。测量端,我们使用DAQ高速采集卡采集光场正交分量值,经过一系列数据处理过程,得到在标准光纤中传输50 km后纠缠态的正交相位和以及正交振幅差分量的纠缠度依然达到-0.315 dB和-0.354 dB,满足EPR判据,说明Alice和Bob共享的双模态仍然是正交纠缠态。纠缠态CV-QKD 比同传输距离下的相干态CV-QKD可获得更高的安全密钥率。2.实现纠缠态CV-QKD与相邻通道间隔为100 GHz的五通道经典光进行密集波分复用实验。其中每个经典通道发射功率各为2 mW,且经过速率为2.5 Gb/s和10 Gb/s的非归零键控调制。实验过程中,我们首先分析经典光在与量子信号同步传输过程中容易引入到量子信道的额外噪声源,其中值得注意的是,当通信距离较短时,四波混频噪声将成为引入到量子系统中的主要额外噪声源,严重影响安全密钥率的生成。因此,我们建立四波混频噪声产生额外噪声的理论计算模型,并从实验上验证其正确性,最终利用不等频率间隔摆放技术消除四波混频噪声影响,进而实现长距离纠缠态CV-QKD与强经典光的共存。3.实现纠缠态源无关CV-QKD实验。Alice和Bob可以在纠缠源不可信的条件下共享安全密钥,进一步提高纠缠态CV-QKD系统的实际安全性。我们选取产生密钥率最高的纠缠源参数,调节正交振幅和正交位相分量的随机测量基比例为0.1:0.9,在Charlie到Alice的等效距离和Charlie到Bob的光纤传输距离组合分别为（0 km,60km）、（1 km,40km）和（2km,20km）的情况下,分别取得每脉冲安全密钥率为 0.0034 bits、0.0058 bits和0.021 bits。4.设计并制作了可测量40 MHz重复速率脉冲光场的平衡零拍探测器。理论计算时域BHD信噪比,设计RLC高通滤波电路显着提高脉冲重复频率,抑制电子学暗噪声,并调节放大器参数、精心设计电荷放大器反馈电路部分,在可测量高速脉冲信号情况下尽量提高信噪比,得到能够测量40 MHz高重复速率脉冲信号、且当每脉冲的光子数为9.9×107下信噪比为14.5 dB的BHD,为高速CV-QKD系统提供不可或缺的测量装置。
张颖[3]（2021）在《基于参数化量子电路的条件生成对抗网络研究》文中研究表明量子机器学习是量子信息领域内新兴的子课题,其将量子计算潜在的加速能力和经典机器学习模型的学习和适应能力结合在一起,尝试提出全新的量子机器学习算法或经典机器学习算法的对应量子方案。随着量子计算机在计算规模和稳定性方面的突破,量子机器学习的研究也在不断深入。本文主要研究对象是基于参数化量子电路（PQC）的量子生成对抗网络（QGAN）,是经典生成对抗网络在量子领域的扩展,通过量子生成器和判别器的对抗性训练,学习拟合样本集合的分布。参数化量子电路对算法性能的影响是目前的相关工作中被忽略的一点,并且算法在功能、应用方面仍有改进的空间。因此本文在对PQC结构进行深入研究的基础上,提出了量子条件生成对抗网络算法,主要工作如下:（1）首先提出了三个评价参数化量子电路性能的指标,以规避贫瘠高原、提升PQC训练稳定性和优化电路性能为目标,研究量子电路的结构化设计方案。提出电路优化策略,并通过假设影响电路性能的因素,采用控制变量法进行实验验证。最后在实验电路中选取综合性能较好的结构,应用在后续的算法设计中。（2）在经典条件生成对抗网络的启发下,提出了适用于生成量子数据和经典数据的条件生成对抗网络的量子方案。通过在模型输入中增加条件信息,使生成器学习到目标分布且具备根据条件信息生成特定数据的能力,实现了算法功能的拓展。详尽阐述了条件信息的量子态制备、判别器和生成器的PQC设计以及量子电路参数梯度的估计方法。通过经典数据和量子混合态的分类生成实验,验证了算法的正确性和有效性。（3）在量子条件生成对抗网络的基础上,提出了更加符合实际应用需求的混合量子-经典条件生成对抗网络。该设计利用经典判别器完成分类任务,规避了量子机器学习的“输入瓶颈”。通过BAS数据的分类生成实验,验证了算法的有效性;通过自定义图像数据集和公共图像数据集（MNIST）的分类生成实验,表明了算法具备拟合高维经典数据分布的潜力。
刘超[4]（2021）在《格公钥密码方案的分析与设计》文中研究表明随着信息化社会的发展,信息安全对于构建和谐与稳定的社会环境至关重要。密码学是信息安全的基础,公钥密码体制是设计和构建安全信息系统的重要基石。在1994年,Shor提出了多项式时间内解决大整数分解和离散对数问题的量子算法,这使得抗量子计算攻击的密码体制（简称抗量子密码）研究受到了高度关注。其中,格密码体制因为在效率、安全性等方面的优势,已经成为了抗量子密码体制的一个研究热点。本文针对一些格密码方案进行了研究。本文的主要内容和贡献如下:·对NewHope方案的密钥重用攻击密钥交换协议（KE）是一种基本的密码学原语,此类方案可以使得网络实体在不安全的信道上通过公开交换公钥信息来生成相同的会话密钥。在2016年,Alkim等人提出了一种基于环上错误学习问题（Ring Learning With Errors,RLWE）的密钥交换方案:NewHope。NewHope方案的实现非常快速,是当下最着名的密钥交换方案之一。以往为了提高密钥交换协议的实现效率,在实际应用中会采用密钥重用的策略,而为了评估NewHope协议在实际应用中的适应性,必须分析其在密钥重用模型下的安全性。在密钥重用攻击中,接受方重用他的密钥,恶意敌手扮演发送方的角色并能够与接收方发起任意数量的密钥交换会话。要分析基于RLWE的密钥交换方案在密钥重用下的安全性,需要分析方案中的错误协调机制（error-reconciliation mechanism）的性质,而NewHope方案的错误协调机制要比其他方案更加复杂,这使得已有的攻击方法并不适用于NewHope方案。本文针对NewHope方案在密钥重用模型下的安全性进行了分析。由于NewHope协议中的错误协调机制是用一个特殊的格D4来构造的,所以本文着重分析了 NewHope的提示信号（signal）与格D4的关系。通过对方案的算法结构进行分析,本文发现了几个关于NewHope方案的特殊性质:（1）对于每一个提示信号数据,都有一个格D4中的向量与其对应;（2）当敌手的访问输入设置为一些特殊数据时,格D4中对应向量的每个分量具有“周期性质”;（3）分量的“周期性质”与接收方的密钥直接相关。本文根据这些特殊性质来构造针对NewHope的密钥重用攻击算法。在攻击算法中,敌手会设定一些特殊输入数据,然后在接收到提示信号数据后,通过对这些数据进行计算找到格D4中对应的向量,最后敌手可以使用本文给出的求解密钥算法恢复出接收者的密钥值。本文给出了首个针对NewHope的密钥重用攻击方法,弥补了 NewHope方案在密钥重用模型下安全性分析的空白。●基于RLWE的身份隐藏认证加密方案在公钥设置下,认证加密（AE）是一种同时保证数据机密性和身份认证性的加密形式。由于AE可以同时完成对消息的签名和加密功能,其计算量比传统的签名—加密方法要低很多。AE非常适合于资源受限的环境,并已经成为现代通信安全的重要技术之一。在本文中,如果一个方案的传输不会泄露参与者的身份信息,则称该方案有身份隐藏的性质。隐藏身份有多个原因,例如,如果身份信息在数字媒体中传输而不被保护,攻击者可以窃听该通信信息并追踪到用户的位置信息,从而导致针对选定用户的攻击。身份隐藏被许多标准化协议如TLS1.3和Google的QUIC部署与推荐。本文提出了一个可证明安全基于RLWE的身份隐藏认证加密方案,称为 RLWE-ICAE（RLWE-based Identity-Concealed AE）。RLWE-ICAE 可以看作是Zhao在CCS 2016提出的higncryption方案在理想格上的版本,是集合了加密、理想格上的密钥交换、身份隐藏和数字签名功能的算法。本文采用了Pcikcrt的错误协调技术来实现方案中的密钥交换部件,并使用了拒绝采样技术来使得方案安全可行。本文证明了方案在Zhao的ICAE安全模型下的安全性,在随机示喻器模型下,只要R.LWE困难度以及AEAD安全度可以保障,则本文方案可以满足ICAE的安全性要求。最终,RLWE-ICAE方案不仅具有前向身份信息隐私性、接收者可否认性和x-安全性等higncryption方案的特性,而且还具有格密码体制方案的特性,如最坏情况规约和抗量子攻击等。本文的方案还有其他一些应用,例如,作为后量子环境下实现0-RTT功能的构造方案。本文还给出了一个直接转换自RLWE-ICAE的带有身份隐藏功能的单向认证密钥交换方案。●优化基于LWE的GSW类型自举方案全同态加密（FHE）方案允许直接对加密的数据进行计算,此类方案可以广泛应用于一些高度监管的行业。随着云计算、多方计算、机器学习等技术的发展,FHE变得越来越重要。Gentry的自举技术（bootstrapping）可以同态地降低密文错误,直到现在,该技术仍然是实现全同态的唯一途径。在全同态方案领域,一类最高效、最简洁的基于错误学习问题（Lcarning With Errors,LWE）的全同态方案发展自Gentry、Sahai和Waters在CRYPTO 2013提出的GSW方案,之后基于该方案的改进都称作GSW类型方案。本文针对GSW类型全同态方案给出了新的自举技术。Hiromasa等人的自举方案（PKC 2015）是表现最优异的基于LWE的GSW类型全同态方案,本文首先根据Hiromasa等人的方案进行了优化。本文发现他们方案中为了计算线性部分而使用的同态矩阵乘法操作不是最优的,本文提出了一种更高效的同态矩阵向量乘法运算来替代同态矩阵乘法,这使得本文方案整体效率得以提升。另外本文提出了一种新的技术来同态计算自举程序中的非线性部分,本文利用了置换矩阵与向量进行乘法时,向量存在“循环旋转”性质来构造非线性操作部分,这使得本文的方案除了可以进行同态解密,还可以同态计算布尔逻辑门和一些复杂函数。最终本文的方案在效率方面比Hiromasa等人的工作快O（λ）倍（λ为安全强度）。在安全度方面,与Hiromasa等人的工作相比,本文的方案将底层格困难问题的逼近参数从O（N2.5）降低到了O（N2）。在功能性方面,本文解决了在LWE设置下,FHE方案无法在单次自举运算中计算复杂函数的问题。在之前的工作中,研究者们仅能通过环的特殊结构来实现快速计算复杂函数的目的,即使用基于RLWE（TLWE）的方案如FHEW、TFHE来同态计算复杂函数,而本文方案是首个可以在LWE设置下在单次自举运算中同态计算复杂函数的工作。
卢振国[5]（2021）在《连续变量量子密钥分发的随机数发生器及硬件电路系统研究》文中指出随着信息技术的发展,社会信息化程度逐渐提高,在现代社会的生产和生活中,信息安全问题时有发生。量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）作为量子密码技术中最接近实用化的技术,能够实现通信双方在理论上的无条件安全性,已成为抵御信息安全风险的有效技术手段之一。其中,连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable QKD,CV-QKD）以光场的正交分量为信息载体,采用标准通信器件和通用探测技术,能够与现有经典光通信网络相融合,在技术难度和实现成本方面具有明显的优势。目前该技术发展日渐成熟,正逐步从实验研究向实用化方向迅速发展。CV-QKD从提出协议到实验实现的发展过程中,衍生出多项关键技术,包括真随机数技术、高速同步时钟恢复技术、实时相对相位精确锁定技术、实时偏振动态锁定技术、实时数据后处理技术以及密集波分复用技术和偏振复用技术等。为了满足当前CV-QKD在实用化方面的性能需求,许多关键技术仍需要进一步研究。在本文研究的基于高斯调制的相干态CV-QKD系统中,随机数的质量直接决定了系统的安全性,在CV-QKD系统中具有举足轻重的地位。发送端Alice需要将高斯分布的随机信息调制到正交分量上制备量子态,而接收端Bob需要随机选择测量基。如果这些随机信息被恶意攻击者获得或篡改,那么CV-QKD过程从本质上讲与直接通过公共信道传输过程没有任何区别,更没有安全性与保密性可言。另一方面,硬件电路系统作为CV-QKD系统的重要基础支撑,其参数指标直接制约着CV-QKD系统的整体性能。例如硬件系统主时钟频率直接决定了最终系统密钥率,探测器输出信号的高精度采集可以实现系统额外噪声的准确评估,高速实时相位和偏振锁定的精确控制会提高系统的稳定性等。因此,硬件电路系统与真随机数产生技术作为系统核心组成和关键技术,在面对实用化样机系统的高稳定性和高性能需求时,迫切需要更进一步的研究。本论文主要围绕CV-QKD的真随机数产生与硬件电路系统两大关键技术展开研究,主要包括了以下几个方面工作:研究并实现基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的高速物理真随机数发生器。分析影响物理真随机数发生器安全性和随机性的主要因素,选择自定时振荡环的相位抖动作为从熵源,通过已证明安全性的Toeplitze提取器从采样单元输出的原始序列中提取随机数。通过对熵源和采集过程进行建模,计算输出序列的最小熵的下限,以保证提取器输出序列的随机性。在结构设计方面,分析了熵源和后处理过程中的关键参数对吞吐量和消耗的硬件资源的影响,通过联合优化随机数发生器结构中的熵源通道并行度和后处理提取器的提取效率,在XC7VX485T FPGA芯片上以7.29%的总硬件资源消耗实现了吞吐量达到10 Gbps,有效提高了硬件资源利用率,为实现高速随机数生成器提供了优化设计策略。研究并实现了基于去边界和并行采样的量子随机发生器。通过分析随机发生器的基础采样模型中最坏条件最小熵和平均条件最小熵的计算过程,确定影响条件最小熵的主要因素。在此基础上,提出了两种改进方法来增强在最坏情况和平均情况下独立于经典噪声的随机性,并优化了量子随机数发生器（Quantum Random Number Generator,QRNG）中的主要参数。通过采用从采样输出数据去除边界饱和区间的方法,抑制边界饱和区间的条件概率对条件最小熵的影响,增强了输出序列的随机性。通过采用多通道并行采样方法,消除了单个模数转换器（Analog to Digital Converter,ADC）的有限分辨率的限制。同时结合非等间隔采样方式,获得更多独立于经典噪声的条件最小熵。最后,将以上两种方法应用于基于量子真空起伏的QRNG。实验表明,与采样分辨率为n（28）8(n（28）16)的基础模型相比,联合模型的条件最小熵的上限大约增加了31.30%（19.62%）。在等效分辨率相同情况下,对于n（28）10和n（28）18,联合模型仍然可以分别实现4.77%和5.71%的改善。设计并实现了CV-QKD硬件电路系统。通过分析CV-QKD系统功能和主要性能参数,设计并实现了基于FPGA的CV-QKD系统的硬件电路。主要包括高速数据采集子卡、高速控制系统卡以及数据实时后处理卡三大部分,其中高速数据采集子卡实现CV-QKD系统探测信号的高精度采集和信号输出功能;高速控制系统卡主要实现GG02协议中实时性要求较高的底层协议功能。数据实时后处理卡主要为实时数据协调和私密放大功能提供支持。通过设计高速数据采集、高速数据缓存以及多通道数据传输等逻辑功能,实现了硬件电路与协议实现之间的良好协调。硬件电路系统测试结果达到了预期目标。上述工作有效地解决了CV-QKD样机系统的实时处理能力和稳定性问题,推进了系统的实用化。
高沁中[6]（2021）在《面向计量标准量子随机数产生的量子噪声功率谱校准》文中提出随机数从根本上决定着信息系统的安全,在全球通信安全和金融安全领域起着至关重要的作用。量子随机数的产生基于量子物理的不确定性本质,即量子的内禀随机性,是安全性信息论可证明的真随机数产生方案。在各类量子随机数产生方案中,基于连续变量量子态分量起伏不确定提取随机数的方案因其熵源及测量模型明确、探测系统高带宽、鲁棒性等优势尤具应用前景。对于实际的量子随机数产生方案,系统量子熵含量的严格评估、量子随机数的提取和边信息的有效祛除是所产生量子随机数的安全性的保障。连续变量量子随机数产生方案中,量子平衡零拍探测（homodyne）系统在抑制共模经典噪声的同时基于其本底增益及电子学增益将连续变量量子态的分量起伏噪声放大到宏观水平,进而离散量化产生量子随机数。然而实际的连续变量量子随机数产生系统中,激光模式噪声、探测系统及模数转换的非理想因素都将会给连续变量量子随机数引入边信息,这是连续变量量子随机数产生过程中不可避免的。以往基于连续变量量子态分量起伏不确定性提取量子随机数的方案中,对homodyne探测及光电流信号量化做半理想化假设,而只通过线性增强本底光确定所测为量子态分量噪声。我们的研究面向计量标准的连续变量量子随机数产生,具体工作为连续变量量子随机数产生过程中量子探测噪声功率功率谱的严格校准,这里不对随机数产生各环节做任何理想化假设,而通过测量系统传递函数的方法,在频域校准量子态探测的噪声功率谱。传递函数包含了本底激光强度噪声、分束器非理想平衡、有限CMRR、二极管量子效率、ADC输入输出耦合等系统非理想因素对连续变量量子随机数产生的过量噪声影响,主要完成的工作有:第一,实验研究了真空基连续变量量子随机数的产生与提取、homodyne探测增益对系统量子噪声熵含量的影响、随机变量量化中电子学噪声造成的边信息对量子熵含量的影响,建立了量子随机数产生系统最小熵的表征量化模型。第二,利用拍频法,以拍频信号探测homodyne带宽内一个频率节点的传递函数,通过采集和处理量子随机数产生系统最终输出的时域信号,基于平均周期图法重构拍频节点的功率谱,确定了平均周期图法的最佳窗函数和分段规则。第三,通过控制探针光频率,扫描homodyne探测带宽内各频率节点,以时序信号分别重构出各频率处的系统输入输出函数,与频谱仪探测homodyne系统输出信号功率谱进行对比与校准,初步实现了连续变量量子随机数产生过程中量子探测噪声功率功率谱的严格校准。该项工作面向连续变量量子随机数的安全性计量标准评估,基于熵源测量功率谱的严格校准,进而可以以测量不确定性给出安全参数距离,从而在计量标准约束的前提下去寻求高熵高速的量子随机数提取方案。基于熵源功率谱过量噪声的严格校准,为连续变量量子随机数安全性的计量标准评估奠定了基础。
王想[7]（2020）在《格上属性基可搜索加密方案的研究》文中提出信息的爆炸式增长催生出外包式存储模式,此种模式虽然为用户进行数据存储提供了便利,但仍存在着不可忽视的缺点,即由于数据异地存储,用户对自身的数据不具有绝对的控制权,服务商的不可信将导致数据和用户隐私的泄露和滥用。对此,可行的解决办法是先加密数据再进行上传,这可有效保护数据安全和用户隐私。属性基加密机制因其灵活、多变的访问控制结构可适用一对多的应用场景,因而被广泛用于数据加密。目前在构建属性基加密体制过程中基本使用的是双线性配对技术,此类方案的主要缺点是方案在加解密过程中常需要多次计算双线性对,计算效率较低。随着量子计算机的快速发展,现有的基于双线性配对技术的属性基加密方案大多不能抵抗量子攻击,存在一定的安全威胁。近年来,鉴于基于格理论的密码方案具有抗量子攻击、最坏情况下困难度的强安全性证明、执行效率高等优势,基于格（Lattice）理论设计密码体制的研究受到了极大的关注。此外,加密数据使得数据丧失了原本的语义特性,这将会导致两大问题:一是数据文件失去了被检索的特性,造成了数据不能灵活分享的问题;二是服务商无法对加密后的信息进行有效处理。本文利用格上属性基加密方案对上述问题进行研究并取得了如下成果:1.提出了一种基于以太坊的格上属性基可搜索加密方案,解决了加密数据不能灵活共享的问题。方案使用以太坊和IPFS系统解决传统云存储中的单点故障问题,且方案中数据拥有者代替私钥生成器（Private Key Generator,PKG）为用户生成私钥,避免了传统方案中密钥托管问题造成的密钥滥用及隐私泄漏。此外,该方案利用以太坊的智能合约解决了云存储中服务提供商不可信情况下关键字搜索结果的可靠性问题。和传统方案相比,方案不仅实现了对加密关键字的细粒度检索,且更加安全。在LWE（Learning with Errors）假设下,证明了方案的安全性。最后对方案性能进行了分析比较,并给出了仿真结果。2.提出了一种格上属性基同态可搜索加密方案。该方案基于LWE的密钥策略属性基加密方案进行构造。方案利用同态加密的性质,根据访问策略确定的电路对加密关键字和公钥进行同态操作,缩短了初始加密关键字的长度。鉴于同态评估是一项公开操作,在系统中部署代理或服务商对加密关键字进行同态操作以生成访问策略下的加密关键字,这避免了多个用户重复相同的操作,并减少资源有限的用户和设备的计算成本。方案中,密钥是一个仅与电路的最终输出相对应的单个矩阵。方案中使用算术电路表示由与门、或门构成的访问结构对应的布尔表达式且引入了负属性,提高方案了访问结构灵活性。最后,本文证明了该方案的安全性、对性能进行了分析比较,并给出了仿真结果。
陈斌[8]（2020）在《高铁列控车载设备可靠性评估及维修决策方法研究》文中指出高速铁路的建设标志着中国铁路建设新局面的到来。凭借着其高速、快捷、舒适等特点,高速铁路已经渐渐成为广大人民群众出行的优先选择。高速铁路的快速发展,将会大大促进社会经济建设,完善国家战略布局,改善社会民生民情,为全面建成小康社会发挥支撑引领的作用。作为攸关旅客生命及财产安全的大型地面运输系统,高速列车运行的安全性与可靠性至关重要。高速铁路列车运行控制系统车载设备（下文称为高铁列控车载设备）作为具有安全苛求特性的高速铁路的关键技术之一,是对高速列车进行操纵和控制的主体,是保障高速铁路行车安全、提高运输效率的核心系统,其安全、可靠运行对于客运安全、列车运行效率、铁路经济效益都有重大意义,因此,针对高铁列控车载设备的可靠性评估及维修决策开展关键技术研究,对确保高速列车运行安全提供理论依据和技术支撑,杜绝重大恶性安全事故的发生具有十分重要的意义,成为高速列车运行安全、可靠性领域的热点研究问题之一。本文立足于高铁列控车载设备可靠性研究相关问题,首先针对庞大的高铁列控车载设备运行数据提出多维数据模型,对运行数据进行建模与分析;面向复杂耦合故障构建高铁列控车载设备的故障风险评估指标体系及其评估方法,形成对高铁列控车载设备故障的风险水平分析;针对高铁列控车载设备小样本故障数据建立基于贝叶斯估计思想的可靠性评估方法,并在故障风险评估与可靠性评估的基础上,形成“故障修”与“预防修”相结合的综合维护维修策略。基于论文的研究工作,主要形成了以下创新成果:（1）提出了高铁列控车载设备多维数据模型,利用数据立方体对多维数据模型进行描述、构建及分析,结合数据立方体的相关操作方式,针对高铁列控车载设备故障分布的时空特性进行分析,解决了庞大、复杂的高铁列控车载设备运行数据的规范化管理、存储及分析等相关问题,实现了大规模数据下设备故障时空特性的有效分析。（2）建立了高铁列控车载设备故障风险评估体系,基于高铁列控车载设备结构及各部件间的信息流向,建立故障传递图模型并利用Pagerank算法计算了故障影响度指标,在对多维数据模型进行分析的基础上,对故障发生度指标及故障危害度指标进行了计算,提出了基于灰色关联度-理想点算法的高铁列控车载设备故障风险评估方法,解决了复杂耦合故障情况下高铁列控车载设备故障风险评估问题。（3）提出了基于贝叶斯估计的高铁列控车载设备可靠性评估方法,解决了小样本故障信息下,经典统计推断算法对高铁列控车载设备寿命分布欠拟合的缺点,同时考虑到不同系统间的差异性,提出了基于贝叶斯层次模型的多设备可靠性评估方法,有效分析了系统差异性对设备可靠性评估的影响。（4）建立了综合修复性维修与预防性维修的高铁列控车载设备维护维修决策,以故障风险评估结果为依据为不同部件确定适用的维修方式,以可靠性评估结果为约束条件,建立了成本最优的预防性维修模型,基于量子遗传优化算法对维护维修决策进行优化计算,有效地提升了高铁列控车载设备运用时间,并降低了设备的维护维修成本。论文利用高铁列控车载设备现场实际运行数据对本文所提出的相关模型算法进行了验证,其研究成果可为高铁列控车载设备的数据管理与分析、故障分析、可靠性评估及维护维修策略提供较高的理论参考价值。
杜娟[9]（2020）在《基于量子同态加密的密文搜索研究》文中研究说明现有的经典密文搜索方案主要是基于经典的同态加密技术发展起来的,它的安全性大都依赖于数学问题的难解程度。随着量子计算的发展,shor提出质因子分解和离散对数的多项式量子算法（shor算法）,对依赖于数学问题的难解程度的经典加密算法带来致命的威胁,同时也威胁到基于同态加密的密文搜索算法的安全性。现有的基于量子同态加密的密文搜索算法的效率相对较低,在存在T门时,需要交互过程。本文首先提出了一种基于Grover搜索算法的量子同态加密密文搜索方案（QHECR）,该方案将Grover量子搜索算法与量子同态加密相结合。Grover搜索算法保证了搜索的效率,而量子同态加密保证了方案的完美安全性。与现有的量子云环境下的密文搜索算法相比,该方案采用Grover并行搜索算法,提高了搜索效率。另外,即使搜索电路中存在T门,该方案也不需要交互过程。现有的量子同态加密方案,当电路中存在T门时,其密钥更新算法大都过于繁琐,不适用于密文搜索的情况,因此本文给出一种全新的基于可信服务器辅助的密文搜索方案,在该方案中引入可信服务器完成T门的操作和密钥更新算法,减轻了客户端的压力。在其基础上并给出了优化后的半解密情况下的密文搜索方案。本文在IBM量子模拟器以及其提供的真实的量子设备上完成了二值情况下的不包含T门的密文搜索实验。实验结果表明本文给出的量子同态加密密文搜索方案的正确性。另外还验证了T门的密钥更新算法的正确性,实验结果表明当电路中存在T门时,方案依然是可行性。最后在模拟器上完成了带有解密程序的密文搜索实验,并将该方案在三值情况下的多解问题密文搜索的实验,证明了该的方案在多解情况下依然可行。
谢虹波[10]（2019）在《自由空间高速实时量子密钥分发系统关键技术研究》文中研究说明在经典密码学中,一次一密方法可以实现信息理论上的安全通信。一次一密方法中密钥只使用一次。为了保证相距较远的通信双方持续的进行通信,就需要实时获取密钥,这也就引入了安全密钥分发的问题。量子密钥分发是量子力学与经典密码学交叉的一个领域。借助于量子力学中量子不可克隆定理和量子叠加原理,量子密钥分发可为通信双方提供理论上无条件安全的密钥。近些年来量子密钥分发不断朝着远距离和高安全成码率前进,并正在朝着全球量子通信网络前进。“墨子”号卫星的一些实验结果已经验证了基于星地量子网络的可行性,为全球量子通信网络奠定基础。星地量子密钥分发是借助于量子卫星作为终端,给地面相距较远的通信双方发送安全密钥。为了满足多种运用的需求,这就需要高速实时量子密钥分发系统。在星地量子密钥分发系统中,限制安全成码率的主要因素是量子光源重复频率和系统衰减,在光学及系统链路不变的条件下,提高量子光源的重复频率可以有效提高系统安全成码率。本论文主要是实现面向星地高速实时量子密钥分发系统。围绕这一目标,研究了一些关键性的技术,并成功运用于实际系统中。本论文主要包括以下4个方面的内容。首先,对增益开关半导体激光器方法产生的光脉冲的强度晃动进行了研究,通过采用外部激光注入方法减小了光脉冲的强度晃动。理论分析与仿真结果表明,在大信道衰减下,光脉冲强度晃动对系统安全成码率有较大的影响,外部激光注入方法有效的提升了大信道衰减情况下系统安全成码率。考虑典型的QKD系统参数,在40dB衰减的情况下,当光脉冲的相对强度晃动从1.59%减小为1.15%时,系统的安全成码率提升了 51.89%。其次,针对高速量子密钥分发系统中多通道高速信号相位锁定问题进行了研究,采用时间数字转换TDC和相位内插PI方法闭环锁定多个高速串行收发器信号之间的相位,并且多路信号之间的延时在一定的范围内可调。TDC是基于Kintex Ultrascale 040 FPGA内部的进位链,时间分辨率为10.2 ps,测量精度为18 ps,通过多次测量进一步提高时间测量精度。最终控制多个高速串行收发器输出信号相位锁定在14.7ps的峰峰值和2.5 ps RMS。多通道高速信号相位锁定在量子光源时间一致性方面及一些大型核物理系统时间同步方面有着重要的运用。再次,针对高速量子密钥分发系统中收发两端高精度同步方式进行了研究。在实时量子密钥分发系统中,需要激光通信来支持经典数据的实时交互。区别于以前的同步光方案,本论文采用已有的激光通信信道进行同步信号的传递。通过采用低抖动CDR方式实现收发两端高精度的相位锁定,同步精度半高宽为30ps。另外通过分析光探测前端APD、跨阻放大器及限幅放大器的定时甄别原理,实现了对光功率变化不敏感的高精度时间同步。实测结果表明,当接收光功率从-41.4 dBm变化到-23.8 dBrm时,收发两端同步信号绝对位置偏移70ps。在实现高精度同步的同时,光通信系统的接收灵敏度依然可以达到-41.4 dBm。最后,本论文进行了高速实时量子密钥分发系统的研制,包括量子光源、激光通信、密钥后处理等各个模块。本论文主要对发射端量子光源模块及光通信模块进行设计。配合密钥后处理实现高速实时量子密钥分发。考虑实际星地链路系统衰减在-47.5dB～-38.5dB,我们采用桌面实验模拟此衰减并测试该高速实时量子密钥分发系统的性能。当系统衰减在-47.5dB到-38.5dB,信号态误码率为1.9%到0.8%。系统理论上安全成码率为397.5bit/s@-47.5dB和4.6kbit/s@-38.5dB。本论文的主要创新点在于:1.采用外部激光注入方法有效降低了增益开关半导体激光器产生光脉冲的强度抖动,有效提高了在大衰减情况下系统的安全成码率。考虑典型的QKD系统参数,在40dB衰减情况下,当光脉冲的相对强度抖动晃动从1.59%到1.15%时,系统的安全成码率提升了 51.89%。2.采用基于FPGA进位链TDC和高速串行收发器GTX的相位内插模块实现了多通道高速串行信号之间的相位锁定,相位锁定峰峰值为14.7ps,标准差RMS值是2.5ps,另外多通道信号之间的延时可根据需要进行改变。这极大的降低了量子密钥光源的研发难度。3.实现了一种内嵌于激光通信的收发两端高精度时间同步方案,在接收光功率不变时,收发两端同步精度半高宽为30ps,当接收光功率从-41.4dBm到-23.8dBm变化时,收发两端同步脉冲的绝对位置漂移70ps。4.实现了面向星地的高速实时量子密钥分发系统,当系统衰减在-47.5dB到-38.5dB,信号态误码率为1.9%到0.8%,系统理论上安全成码率为397.5bit/s@-47.5dB 和 4.6kbit/s@-38.5dB。
二、Quantum secure circuit evaluation（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Quantum secure circuit evaluation（论文提纲范文）
（1）SM4算法的量子实现（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 1.1 本文贡献 |
| 1.2 本文组织结构 |
| 2 预备知识 |
| 2.1 符号说明 |
| 2.2 Grover算法 |
| 2.3 SM4算法 |
| 2.3.1 轮函数 |
| 2.3.2 密钥扩展算法 |
| 2.3.3 SM4算法S盒的经典实现 |
| 3 SM4算法子部件的量子实现 |
| 3.1 SM4算法线性变换的量子实现 |
| 3.2 SM4算法S盒的量子实现 |
| 4 SM4算法的量子实现 |
| 4.1 SM4算法密钥扩展算法的量子实现 |
| 4.2 SM4算法整体实现结构 |
| 5 SM4算法量子穷举攻击 |
| 6 总结 |
| 附录: 线性变换的实现 |
（2）纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息 |
| 1.2 量子密钥分发概述 |
| 1.3 论文内容安排 |
| 第二章 光纤信道纠缠态连续变量量子密钥分发实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统及关键技术 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 自由空间到光纤光耦合技术 |
| 2.2.3 掺铒光纤放大器 |
| 2.2.4 探测器性能 |
| 2.3 数据处理过程 |
| 2.3.1 数字混频滤波 |
| 2.3.2 数据同步 |
| 2.3.3 最优纠缠度理论 |
| 2.3.4 关联度值的修正 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多路强经典光与纠缠态CV-QKD的密集波分复用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 额外噪声源分析 |
| 3.2.1 复用器的隔离度 |
| 3.2.2 瑞利散射 |
| 3.2.3 受激非弹性散射 |
| 3.2.4 交叉相位调制 |
| 3.3 自发拉曼噪声 |
| 3.4 四波混频噪声 |
| 3.4.1 光纤中四波混频场理论 |
| 3.4.2 四波混频产生额外噪声理论模型 |
| 3.4.3 四波混频噪声光子数的测量 |
| 3.4.4 四波混频产生额外噪声的测量 |
| 3.5 纠缠态CV-QKD与强DWDM经典通道共存 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于纠缠态的源无关CV-QKD实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 最佳纠缠度参数选择 |
| 4.4 测量基的随机切换 |
| 4.5 测量结果与分析讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 用于纳秒脉冲光场测量的时域平衡零拍探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 探测器的设计 |
| 5.3 探测器信噪比计算 |
| 5.4 探测器的制作过程 |
| 5.5 探测器的性能测试 |
| 5.5.1 实验测试装置与调试过程 |
| 5.5.2 真空起伏噪声轨迹图的测量 |
| 5.5.3 光脉冲分辨率 |
| 5.5.4 线性响应 |
| 5.5.5 探测器稳定性测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 工作总结及展望 |
| 6.1 本文小结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（3）基于参数化量子电路的条件生成对抗网络研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 量子生成对抗网络 |
| 1.2.2 参数化量子电路 |
| 1.3 选题意义 |
| 1.4 主要工作与章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 量子计算基础 |
| 2.1.1 量子比特 |
| 2.1.2 量子逻辑门 |
| 2.1.3 量子算法 |
| 2.2 生成对抗网络算法 |
| 2.2.1 经典生成对抗网络算法 |
| 2.2.2 量子生成对抗网络算法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 参数化量子电路的评价指标与优化策略 |
| 3.1 参数优化的贫瘠高原问题 |
| 3.2 评价指标 |
| 3.2.1 输出离散度 |
| 3.2.2 可表达性 |
| 3.2.3 纠缠能力 |
| 3.3 优化策略及仿真实验验证 |
| 3.3.1 优化策略 |
| 3.3.2 仿真实验设置 |
| 3.3.3 电路结构化设计的假设与仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 量子条件生成对抗网络 |
| 4.1 经典条件生成对抗网络 |
| 4.2 量子条件生成对抗网络 |
| 4.2.1 算法描述 |
| 4.2.2 条件信息的纠缠态编码及线路设计 |
| 4.2.3 量子生成器和量子判别器线路设计 |
| 4.2.4 经典数据的量子态编码 |
| 4.2.5 参数梯度估计 |
| 4.3 仿真实验验证 |
| 4.3.1 QCGAN生成经典数据 |
| 4.3.2 QCGAN生成量子数据 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 混合量子-经典条件生成对抗网络 |
| 5.1 混合量子-经典条件生成对抗网络 |
| 5.1.1 算法描述 |
| 5.1.2 量子生成器线路设计 |
| 5.1.3 参数梯度估计 |
| 5.2 仿真实验验证 |
| 5.2.1 BAS数据生成实验 |
| 5.2.2 自定义表情数据生成实验 |
| 5.2.3 手写数字图像生成实验 |
| 5.3 算法性能评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（4）格公钥密码方案的分析与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 密钥重用攻击 |
| 1.1.2 身份隐藏认证加密方案 |
| 1.1.3 全同态加密方案 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 密钥重用攻击 |
| 1.2.2 认证加密方案 |
| 1.2.3 全同态加密方案 |
| 1.3 本文的研究内容及结构安排 |
| 第二章 基础知识 |
| 2.1 常用符号 |
| 2.2 格相关基础知识 |
| 2.2.1 格和理想格 |
| 2.2.2 高斯分布、亚高斯分布和拒绝采样 |
| 2.2.3 LWE问题 |
| 2.2.4 环上LWE问题 |
| 第三章 对NewHope方案的密钥重用攻击 |
| 3.1 研究成果 |
| 3.2 知识背景 |
| 3.2.1 NewHope协议 |
| 3.2.2 密钥重用攻击 |
| 3.3 对NewHope的密钥重用攻击 |
| 3.3.1 攻击概述 |
| 3.3.2 算法准备 |
| 3.3.3 恢复密钥 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于RLWE的身份隐藏认证加密方案 |
| 4.1 研究成果 |
| 4.2 知识背景 |
| 4.2.1 关联数据的认证加密 |
| 4.2.2 身份隐藏认证加密方案的安全模型 |
| 4.3 错误协调机制与PWE假设 |
| 4.3.1 Peikert的错误协调机制 |
| 4.3.2 PWE假设 |
| 4.4 方案构造 |
| 4.4.1 RLWE-ICAE方案 |
| 4.4.2 方案正确性 |
| 4.5 方案的安全性 |
| 4.5.1 外部不可伪造性安全证明 |
| 4.5.2 内部保密性安全证明 |
| 4.6 推荐参数 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 优化基于LWE的GSW类型自举方案 |
| 5.1 研究成果 |
| 5.2 知识背景 |
| 5.2.1 自举定理 |
| 5.2.2 分解矩阵 |
| 5.2.3 对称群与Z_q-映射 |
| 5.3 同态矩阵向量乘法 |
| 5.3.1 加密定义 |
| 5.3.2 同态乘法操作 |
| 5.4 一个新的自举方案 |
| 5.4.1 自举技术介绍 |
| 5.4.2 自举方案 |
| 5.4.3 正确性 |
| 5.4.4 安全性分析 |
| 5.4.5 时间与空间复杂度 |
| 5.5 确定func函数 |
| 5.5.1 同态计算布尔逻辑门 |
| 5.5.2 同态计算复杂函数 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）连续变量量子密钥分发的随机数发生器及硬件电路系统研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 信息安全与量子密码技术 |
| 1.2 量子密钥分发发展现状 |
| 1.2.1 离散变量量子密钥分发 |
| 1.2.2 连续变量量子密钥分发 |
| 1.2.3 论文主要内容安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础知识 |
| 2.1 量子光学基础 |
| 2.1.1 量子光场 |
| 2.1.2 真空态 |
| 2.1.3 相干态 |
| 2.1.4 平衡零拍探测基本原理 |
| 2.2 信息论基础 |
| 2.2.1 经典信息熵 |
| 2.2.2 量子信息熵 |
| 2.3 基于高斯调制的相干态CV-QKD |
| 2.4 连续变量量子密钥分发系统关键技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高速物理随机数发生器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 基于自定时环的随机数发生器 |
| 3.2.1 自定时振荡环 |
| 3.2.2 熵采样单元 |
| 3.2.3 基于 Toeplitze 矩阵的后处理 |
| 3.3 基于并行STR结构的随机数发生器 |
| 3.3.1 吞吐量和硬件资源评估 |
| 3.3.2 硬件资源优化 |
| 3.3.3 吞吐量优化 |
| 3.4 随机性检测 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于去边界和并行采样的量子随机发生器 |
| 4.1 量子随机性 |
| 4.2 随机性量化 |
| 4.2.1 香农熵 |
| 4.2.2 最小熵 |
| 4.3 侧信息 |
| 4.3.1 经典侧信息 |
| 4.3.2 量子侧信息 |
| 4.4 量化量子随机性 |
| 4.5 随机数发生器基础模型 |
| 4.6 去边界饱和区间采样 |
| 4.7 多区域并行采样 |
| 4.8 实验过程与测试结果 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 CV-QKD硬件电路系统 |
| 5.1 CV-QKD系统结构 |
| 5.2 CV-QKD硬件电路系统主要功能 |
| 5.2.1 系统控制功能 |
| 5.2.2 数据传输功能 |
| 5.2.3 数据采集输出和数据处理功能 |
| 5.3 硬件电路系统关键指标 |
| 5.4 硬件电路系统设计 |
| 5.4.1 高速控制系统卡 |
| 5.4.2 高速数据采集子卡 |
| 5.4.3 数据实时后处理卡 |
| 5.5 硬件电路系统主要逻辑功能的设计与实现 |
| 5.5.1 基于 Mircoblaze 的配置逻辑的设计与实现 |
| 5.5.2 DDR3 多通道缓存控制逻辑的设计与实现 |
| 5.5.3 多通道数据光纤接口传输逻辑的设计与实现 |
| 5.5.4 千兆以太网口高速传输逻辑的设计与实现 |
| 5.6 硬件电路关键性能测试 |
| 5.6.1 ADC性能测试 |
| 5.6.2 多通道数据缓存测试 |
| 5.6.3 Serdes通信质量测试 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 工作总结及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（6）面向计量标准量子随机数产生的量子噪声功率谱校准（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 物理随机数发生器的研究现状 |
| 1.3 量子随机数发生器研究现状 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 真空基连续变量量子随机数的产生与功率谱校准 |
| 2.1 真空基连续变量量子随机数的产生及提取 |
| 2.2 量子最小熵的量化与评估 |
| 2.3 连续变量量子随机数发生器计量级表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 平衡零拍探测系统功率谱的拍频法扫描 |
| 3.1 拍频信号的介绍 |
| 3.2 利用F-P共焦球面扫描干涉仪对拍频信号的监测 |
| 3.3 拍频信号的产生方案 |
| 3.3.1 拍频信号的产生 |
| 3.3.2 拍频信号的实时监测 |
| 3.4 拍频信号波长差和频率差的关系 |
| 3.5 激光器光功率对拍频信号的影响 |
| 3.5.1 干涉信号光强比例对拍频信号幅值的影响 |
| 3.5.2 拍频幅度和光功率的关系 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 周期图法重构平衡零拍探测量子功率谱 |
| 4.1 周期图法介绍 |
| 4.2 平均周期图法处理拍频信号方案 |
| 4.2.1 平均周期图法的介绍 |
| 4.2.2 窗函数的选择 |
| 4.2.3 韦尔奇法中最佳分段数量的选择 |
| 4.3 实测频谱与仿真功率谱对比 |
| 4.4 基于平衡零拍探测系统的频谱测量 |
| 4.5 量子随机数熵源提取 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）格上属性基可搜索加密方案的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 属性基加密 |
| 1.2.2 格上属性基加密 |
| 1.2.3 同态加密 |
| 1.2.4 属性基可搜索加密 |
| 1.3 研究内容及成果 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 相关背景知识介绍 |
| 2.1 格及相关算法 |
| 2.1.1 格及相关概念 |
| 2.1.2 格算法 |
| 2.2 访问结构 |
| 2.3 LWE困难性假设 |
| 2.4 格上属性基加密机制 |
| 2.4.1 密文策略属性基加密方案 |
| 2.4.2 密钥策略属性基加密方案 |
| 2.5 同态加密基础 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于以太坊的格上属性基可搜索加密方案 |
| 3.1 方案的系统模型 |
| 3.2 方案的形式化定义和安全模型 |
| 3.2.1 方案的形式化定义 |
| 3.2.2 方案的安全模型 |
| 3.3 方案的描述 |
| 3.3.1 方案的具体实现 |
| 3.3.2 方案的正确性分析 |
| 3.4 方案的安全性证明 |
| 3.5 方案的性能分析与实验仿真 |
| 3.5.1 方案的性能分析 |
| 3.5.2 方案的实验仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 格上属性基同态可搜索加密方案 |
| 4.1 相关定义和算法 |
| 4.1.1 密钥和密文同态 |
| 4.1.2 相关算法 |
| 4.2 方案的系统模型 |
| 4.3 方案的形式化定义和安全模型 |
| 4.3.1 方案的形式化定义 |
| 4.3.2 方案的安全模型 |
| 4.4 方案的具体描述 |
| 4.4.1 访问结构和属性集定义 |
| 4.4.2 方案的具体实现 |
| 4.4.3 方案的同态性分析 |
| 4.4.4 方案的正确性分析 |
| 4.4.5 方案的参数分析 |
| 4.5 方案的安全性证明 |
| 4.6 方案的性能分析与实验仿真 |
| 4.6.1 方案的性能分析 |
| 4.6.2 方案的实验仿真 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文的研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（8）高铁列控车载设备可靠性评估及维修决策方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 问题的提出 |
| 1.2.1 高铁列控车载设备可靠性分析问题 |
| 1.2.2 高铁列控车载设备可靠性分析的主要途径 |
| 1.2.3 高铁列控车载设备可靠性分析内容 |
| 1.3 关键技术研究现状 |
| 1.3.1 数据建模及数据分析研究现状 |
| 1.3.2 故障特性分析及风险评估研究现状 |
| 1.3.3 系统可靠性评估研究现状 |
| 1.3.4 维护维修决策研究现状 |
| 1.3.5 存在的问题 |
| 1.4 论文研究思路与组织结构 |
| 1.4.1 论文研究思路 |
| 1.4.2 论文组织结构 |
| 2 面向高铁列控车载设备复杂数据建模与分析 |
| 2.1 高铁列控车载设备数据特性分析 |
| 2.2 高铁列控车载设备数据建模 |
| 2.2.1 高铁列控车载设备运行数据模型 |
| 2.2.2 高铁列控车载设备数据立方体 |
| 2.3 高铁列控车载设备运行数据模型实现 |
| 2.3.1 数据存储平台及数据预处理技术 |
| 2.3.2 基于数据立方体的高铁列控车载设备故障数据模型实现 |
| 2.4 高铁列控车载设备故障分布特性分析 |
| 2.4.1 高铁列控车载设备故障时间分布特性 |
| 2.4.2 高铁列控车载设备故障空间分布特性 |
| 2.4.3 高铁列控车载设备故障空间-时间分布特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于灰色关联度-理想点法的设备故障风险评估 |
| 3.1 故障风险评估概念及评估体系建立 |
| 3.2 高铁列控车载设备故障相关影响度 |
| 3.2.1 故障传递有向图模型 |
| 3.2.2 基于Pagerank算法的故障相关性计算 |
| 3.3 高铁列控车载设备故障发生度 |
| 3.4 高铁列控车载设备故障严重度 |
| 3.5 基于灰色关联度-TOPSIS法的故障风险评估方法 |
| 3.5.1 灰色关联度方法 |
| 3.5.2 理想点方法 |
| 3.5.3 高铁列控车载设备故障风险评估 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于贝叶斯估计的高铁列控车载设备可靠性评估方法 |
| 4.1 可靠性定义及度量指标 |
| 4.2 高铁列控车载设备故障时间数据及分布 |
| 4.2.1 高铁列控车载设备故障间隔数据获取 |
| 4.2.2 指数分布与威布尔分布 |
| 4.3 基于贝叶斯估计的高铁列控车载设备可靠性评估 |
| 4.3.1 贝叶斯估计理论 |
| 4.3.2 马尔科夫链蒙特卡洛方法(MCMC) |
| 4.3.3 收敛性分析 |
| 4.3.4 拟合优度检验 |
| 4.3.5 算例分析 |
| 4.4 考虑系统差异性的高铁列控车载设备可靠性评估 |
| 4.4.1 贝叶斯层次模型定义 |
| 4.4.2 威布尔分布的贝叶斯层次模型 |
| 4.4.3 算例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 可靠性约束下高铁列控车载设备维修决策 |
| 5.1 高铁列控车载设备维修方式及适用性 |
| 5.2 维修活动与可靠性的关系 |
| 5.3 以可靠性为约束的维修费用最优模型 |
| 5.3.1 定期预防性维修的维修费用最优模型 |
| 5.3.2 顺序预防性维修的维修费用最优模型 |
| 5.4 量子遗传优化算法 |
| 5.4.1 种群初始化 |
| 5.4.2 量子位测量 |
| 5.4.3 适应度函数计算 |
| 5.4.4 量子旋转门更新 |
| 5.4.5 量子变异更新 |
| 5.4.6 量子遗传优化算法执行流程 |
| 5.5 算例分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 论文研究工作总结 |
| 6.2 论文创新点总结 |
| 6.3 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）基于量子同态加密的密文搜索研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 量子同态加密的研究现状 |
| 1.2.2 密文搜索的研究现状 |
| 1.3 主要研究工作 |
| 1.4 论文结构 |
| 第2章 量子信息与量子计算基础 |
| 2.1 线性代数基础 |
| 2.2 量子力学基础 |
| 2.2.1 量子力学的基本假设 |
| 2.2.2 密度算子 |
| 2.3 量子比特 |
| 2.3.1 单量子比特 |
| 2.3.2 多量子比特 |
| 2.4 量子门 |
| 2.4.1 单量子比特门 |
| 2.4.2 多量子比特门 |
| 2.5 量子线路 |
| 2.6 Bell态 |
| 2.7 量子隐形传态 |
| 2.8 量子门的隐形传态 |
| 2.9 Grover搜索算法 |
| 2.9.1 黑盒oracle |
| 2.9.2 搜索过程 |
| 2.10 本章小结 |
| 第3章 基于量子同态加密的密文搜索方案 |
| 3.1 量子同态加密的相关定义 |
| 3.2 量子同态加密的分类 |
| 3.3 量子一次一密 |
| 3.4 密钥更新算法 |
| 3.5 基于隐形传态的量子同态加密方案 |
| 3.6 基于量子同态加密的密文搜索算法 |
| 3.7 基于IBM Qiskit的密文搜索实验 |
| 3.7.1 两量子比特密文搜索实验 |
| 3.7.2 T门的密钥更新算法的验证实验 |
| 3.8 性能分析 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 基于可信服务器辅助的密文搜索方案 |
| 4.1 模型设计 |
| 4.2 详细设计方案 |
| 4.3 基于可信服务器辅助的密文搜索实验 |
| 4.4 多解情况下的密文搜索 |
| 4.5 优化基于可信服务器辅助的密文搜索方案 |
| 4.6 安全性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 密文搜索系统的设计与实现 |
| 5.1 系统开发环境 |
| 5.2 系统功能模块设计与实现 |
| 5.3 实例分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
（10）自由空间高速实时量子密钥分发系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子通信的背景 |
| 1.2 量子通信发展的现状 |
| 1.2.1 光纤量子通信 |
| 1.2.2 自由空间量子通信 |
| 1.2.3 量子通信黑客攻击 |
| 1.3 量子通信系统同步方案概述 |
| 1.4 高速实时量子密钥分发需求 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 高速量子光源关键技术的研制 |
| 2.1 经典量子密钥分发的原理 |
| 2.2 高速QKD量子光源关键技术分析 |
| 2.3 强度稳定量子光源 |
| 2.3.1 GSSL光脉冲 |
| 2.3.2 注入锁定 |
| 2.3.3 强度晃动对QKD成码率的影响 |
| 2.4 多通道同步 |
| 2.4.1 高速串行收发器 |
| 2.4.2 多通道同步方法 |
| 2.4.3 多激光器时间一致性测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 量子通信系统时间同步 |
| 3.1 需求 |
| 3.2 光通信系统 |
| 3.2.1 光通信系统设计 |
| 3.2.2 光通信系统参数 |
| 3.3 时间同步 |
| 3.3.1 光通信内嵌时间同步方案 |
| 3.3.2 高精度相位锁定 |
| 3.3.3 绝对位置漂移问题分析及解决 |
| 3.3.4 同步性能测试 |
| 3.3.5 理论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高速实时QKD系统设计 |
| 4.1 发射端设计 |
| 4.1.1 量子光源 |
| 4.1.2 发射端控制模块 |
| 4.2 接收端设计 |
| 4.2.1 BB84解码模块 |
| 4.2.2 地面控制模块 |
| 4.3 光通信模块 |
| 4.3.1 方案设计 |
| 4.3.2 光通信硬件设计 |
| 4.3.3 光通信软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高速实时QKD系统测试与分析 |
| 5.1 量子光源性能测试 |
| 5.1.1 时间一致性测试 |
| 5.1.2 光谱一致性测试 |
| 5.1.3 功率一致性测试 |
| 5.1.4 偏振对比度测试 |
| 5.2 激光通信性能测试 |
| 5.3 电回环测试系统 |
| 5.4 系统成码率与误码率分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、Quantum secure circuit evaluation（论文参考文献）
- [1]SM4算法的量子实现[J]. 林达,向泽军,张若琳,张莎莎,曾祥勇. 密码学报, 2021
- [2]纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究[D]. 杜珊娜. 山西大学, 2021(01)
- [3]基于参数化量子电路的条件生成对抗网络研究[D]. 张颖. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [4]格公钥密码方案的分析与设计[D]. 刘超. 山东大学, 2021(11)
- [5]连续变量量子密钥分发的随机数发生器及硬件电路系统研究[D]. 卢振国. 山西大学, 2021
- [6]面向计量标准量子随机数产生的量子噪声功率谱校准[D]. 高沁中. 太原理工大学, 2021(01)
- [7]格上属性基可搜索加密方案的研究[D]. 王想. 南京邮电大学, 2020(03)
- [8]高铁列控车载设备可靠性评估及维修决策方法研究[D]. 陈斌. 北京交通大学, 2020(03)
- [9]基于量子同态加密的密文搜索研究[D]. 杜娟. 沈阳航空航天大学, 2020(04)
- [10]自由空间高速实时量子密钥分发系统关键技术研究[D]. 谢虹波. 中国科学技术大学, 2019(02)