基于双向量子隐形传态上的双向量子安全直接通信

提出了一种利用EPR对和纠缠交换的双向量子隐形传态;在这个协议中,双方可同时发送一个未知的单一量子比特给对方,而且在实际操作中比以前的提出的协议更加简单;利用提出的双向量子隐形传态,建立了一种新的双向量子安全直接通信协议,协议在通信过程中不需要传递携带秘密信息的量子比特,大大提高了量子通信的安全信.     

基于4粒子纠缠态的量子安全直接通信

提出了一个利用4粒子纠缠态实现量子安全直接通信的方案.在该方案中,由于携带信息的粒子不需要在公共信道上传输,使得这一方案是决定性的和安全的.     

联合噪声下的量子离物传态

提出了利用四光子纠缠态进行联合退相位噪声和联合转动噪声下的量子离物传态方案.信息态的发送者Alice,根据噪声的不同,制备不同的四光子纠缠态,并把其中两个光子发送给Bob,另两个光子保留.Alice对手中的信息态和其中一个保留态进行联合Bell基测量,从而把信息态的部分信息转移到了Bob手中的光子上,然后Alice和Bob再对相应的光子做单光子测量,Bob根据单光子测量结果对手中未做单光子测量的光子实施合适的酉算符操作,从而得到信息态,实现联合噪声下的量子离物传态.本方案牵涉到两方(Alice和Bob),可以推广到多方可控离物传态.另外方案中仅需要进行联合Bell基测量和单光子测量,在实验上具有可行性.     

2粒子未知态的受控分级量子通信

提出了1个以6粒子团簇态为量子信道实现2粒子未知态的受控分级量子通信方案。不同的接收者因其受发送者的信任程度不同而对未知态的恢复能力也不同。发送者对手中的3个粒子做1次 von-Neumann 联合测量,控制者根据不同的接收者或自己做局域测量或联合测量。接收者收到2次测量结果后做相应的幺正操作可恢复未知态,完成本次的量子通信。     

二粒子未知态的受控量子通信

提出了一个利用七粒子态传送一个二粒子未知态的多方受控量子通信方案。该方案中发送者指定一名控制者,它不能接收二粒子未知态,但是它可以和发送者一起协助接收者重构二粒子未知态。发送者对自己拥有的4个粒子做一次von-Neumann联合测量,控制者在计算基下对它的粒子做测量。接收者根据两次测量结果对自己拥有的粒子做相应的幺正操作,就可以构造出发送者所发送的未知态。可以设置多名接收者,使它们都受到控制者的约束,从而实现多方受控量子通信。     

基于纠缠交换的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的效率,提出了一种基于纠缠交换的密钥分配方案。该方案无需交换经典信息且不要进行任何酉操作,通信双方通过纠缠交换并利用贝尔测量即可生成密钥;除去少量用于检测量子信道安全的量子位,其余量子位都可以用来生成密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成密钥的两个比特位。利用Stinespring Dilation定理证明了该方案的安全性并给出了效率分析。     

量子安全直接通信?

"墨子"号量子科学实验卫星的发射,进一步吸引了人们对量子通信的关注.自1984年IBM的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard提出第一个量子密钥随机分配协议以来,量子通信能否进行机密信息的安全直接传输一直是困扰量子通信界的一个难题.2000年,清华大学龙桂鲁等萌芽了量子安全直接通信的初步思想,随后的几年,我们建立了量子安全直接通信的完整理论,创建了4个判据,构造了2个最早期完整的量子安全直接通信代表性方案,为量子安全直接通信方案设计及其应用提供了物理原理依据,吸引了众多学者的关注与投入,促进了这一领域的发展.本文首先以第一个量子秘钥随机分配协议为例介绍量子通信如何为经典保密通信服务;随后,以最早期完整的2个量子安全直接通信方案为基础,阐述了为什么可以进行量子安全直接通信,并介绍量子安全直接通信的物理原理.     

基于隐形传态的量子通信流量与用户监测

利用隐形传态需要传递测量信息的特点,由经典帧监控通信对象,并监测其流量.分析了基于隐形传态的量子网络通信过程,设计了一种监控通信用户与监测流量的方案.对通信过程中资源消耗进行研究,并提出粒子对消耗监控方案.     

集体噪声信道上错误容忍量子隐写

本文提出两个集体噪声信道上错误容忍量子隐写(Quantum Steganography,QS)协议.一个是抗集体退相位噪声的,另一个是抗集体旋转噪声的.逻辑Bell态(即4量子比特DF态)被用于克服这两类集体噪声.构建在常规量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication,QSDC)信道的用于传递秘密消息的量子隐秘信道是通过对2个逻辑Bell态交换纠缠来建立.Bell态测量而非4量子比特联合测量被用于解码.而且,信道容量高达4比特每轮隐秘通信.另外,协议的不可见性和安全性都能得到保证.     

基于EPR对的量子控制传态和通信

提出了一种利用EPR对作为量子通道的量子控制传态方案,方案中以EPR对作为量子通道包括进了第3方,以便量子通道可以被其控制,量子信息只有在三方都同意的情况下才能实现传输．以这种量子控制传态为基础,还提出了一种量子安全直接通信方案．     

集体噪声信道中基于逻辑Bell态可控的量子对话协议

利用逻辑Bell态提出两个分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的可控的鲁棒量子对话协议。协议的量子资源是利用DF(Decoherence free)态构造的逻辑Bell态,在第3方的控制下,通信双方仅需单光子测量,可获得秘密消息,控制方却不能获得任何秘密消息。所提出协议最大优点是第3方可控,无信息泄露问题。控制方需进行Bell基测量,但通信方仅需单光子测量,通信双方的编译码仅用异或操作完成,简单易行。对协议进行安全性分析证明了协议的有效性。     

一种星型网络中的双向量子安全直接通信方案

基于三粒子GHZ态特点,结合其在星型网络中的通信应用,提出了一种双向量子安全直接通信方案。通过对三粒子幺正变换的设计,可实现双向通信中一对量子传输4 bit经典信息,提高了通信效率。方案的安全性分析表明,利用GHZ态粒子间所选择的幺正变换及测量相关性可抵御窃听者的被动式和截获重发式攻击。该方案具有较高的通信效率,并且保障了信息的安全传输。     

基于EPR粒子对的信息签名协议

研究了利用Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)对的纠缠特性进行量子数字签名的方案,提出了一个基于测量结果比较的签名协议以及一个基于隐形传态的签名协议. 在基于测量结果比较的签名协议中,通信双方测量各自的EPR并将测量结果与消息M进行比较可以实现M的签名和验证,同时通过量子单向函数来保证协议的安全. 在基于隐形传态的签名协议中,消息发送者将M通过隐形传态传递给接收者来实现对M签名并验证,其安全性由量子隐形传态的物理特性来保证. 这两种协议均可以脱离可信赖的第三方,且通信过程中不需要密钥,具有无条件安全性.     

量子安全直接通信

量子通信利用量子力学原理进行信息传输和处理,具有高安全、高容量等优点.量子安全直接通信在量子信道中直接传输秘密信息,是一种新式的量子通信模式.自2000年提出以来,量子安全直接通信得到了迅速的发展.该文综述量子安全直接通信的基本原理,描述几个典型的量子安全直接通信协议.最后介绍量子安全直接通信的最新发展动态,展望量子安全直接通信的未来.     

集体旋转噪声信道上的量子安全直接通信

基于集体噪声的思想,构造一个两粒子无消相干子空间,进而提出了一个可抵抗旋转噪声的双向量子安全直接通信协议.消息分发者直接将一比特秘密信息编码到对应的相干保持态,接收者执行确定的测量来解码消息.此外,通过对一些常见攻击情形的分析,对协议的安全性进行简要的讨论.     

以GHZ态进行量子密钥分配的方案

提出了利用GHZ态的关联在通信双方之间建立密钥分配的方案.在此方案中除了用于检测窃听者是否存在的GHZ态外,其余态全部用于建立密钥,效率高.通过论证达一方案是安全的.     

联合噪声信道下基于部分纠缠信道的非定域Toffoli门远程实现

量子操控远程实现是量子通信重要任务之一,最近,基于量子纠缠信道的非定域量子门引起了广泛关注.基于不同信道提出了双量子比特控制非门,三量子比特Toffoli门远程实现方案.本文研究信道联合噪声下基于部分纠缠信道的三粒子非定域Toffoli门远程实现方案,提出了两个非最大纠缠信道下可克制信道联合噪声的非定域Toffoli门远程实现方案.一个方案用于联合退相位噪声下基于部分纠缠信道的非定域Toffoli门远程实现,另一个用于联合转动噪声下非定域Toffoli门远程实现.通信方先使用退相干无关子空间克制信道联合噪声影响,再通过引入附加粒子和执行联合幺正演化消除部分纠缠信道对非定域Toffoli门远程实现影响.通讯方仅需使用部分纠缠态来实现非定域量子门,与其他方案相比,具有可行性强的优点.     

运用扩展的Bell测量实现三粒子任意态的量子隐形传态

提出一种运用扩展的Bell测量实现三粒子任意态的量子隐形传态方案,构建了64种正交的扩展Bell态,运用一个最大纠缠的六粒子量子态作为量子通道,在相互的经典通信和一些相应的单粒子幺正变换的协助下,信息的接受者Bob成功恢复了初始量子态,成功传态的总概率为1．     

基于一个共享辅助逻辑Bell态的抗集体噪声鲁棒量子对话

本文分别提出两个抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的鲁棒量子对话(Quantum Dialogue,QD)协议.在每个提出的QD协议中,每个由4物理量子比特构成的4个逻辑Bell态被用于对抗集体噪声.信息泄露问题通过从一个通信方向另一个通信方直接两步传送辅助逻辑Bell态来克服.Bell态测量而非4量子比特联合测量被用于解码.抵抗窃听者主动攻击(如截获-重发攻击、测量-重发攻击、纠缠-测量攻击和木马攻击)的有效性能够得到保证.     

基于单光子的安全通信方案

提出了利用单光子态在通信双方之间建立密钥以及进行安全通信的方案.在此方案中除了用于检测窃听者是否存在的量子态以外,剩余的量子态全部用来建立密钥,效率较高,并且在此基础上提出的安全通信方案的安全性达到"一次一密"的水平.