自由空间中量子密码通讯实验

利用线性光学器件, 在实验上演示了大气空间中的2.2 m距离的量子密钥分配的B92方案物理原理. 实验中用高度衰减的650 nm弱脉冲激光光源作为单光子源. 量子密码通讯的优点是它的安全性. 在实验中清楚地演示出窃听者的窃听行为对通讯的信号产生明显影响, 从而被发现. 最后, 对实用量子密码通讯所存在的问题及其解决方案进行了讨论. 指出提高量子密码通讯的距离在于克服传输中的衰减. 这个问题的解决需要新的量子密码通讯协议.     

保密通信与量子密码术

总结了密码学的发展和目前的密码体制,分析了经典密码学目前存在的问题,阐述了量子密钥分配的安全性保证,详细介绍了量子保密通信的整体系统构成以及量子密钥分配的全过程。分析了该领域目前存在的实际问题和瓶颈技术,并提出了影响系统成码率的定量关系,对量子保密通信系统的主要研究方向进行了总结和展望。     

基于EPR协议和Rabin密码的签名方案

提出利用具有可证明无条件安全性的量子密钥分配协议EPR,同具有可证明的数学上大数分解难题与破解其密码体制相等价的Rabin密码相结合的一种数字签名方案.该签名方案采用Rabin公钥密码体制实现数字签名,并以对称量子密钥作为临时会话密钥.经安全性分析,此签名方案可有效抵御各种主动攻击和被动攻击,可用于点对点的保密通信,且同时具有认证的效果.     

基于EPR协议和Rabin密码的签名方案

提出利用具有可证明无条件安全性的量子密钥分配协议EPR,同具有可证明的数学上大数分解难题与破解其密码体制相等价的Rabin密码相结合的一种数字签名方案。该签名方案采用Rabin公钥密码体制实现数字签名,并以对称量子密钥作为临时会话密钥。经安全性分析,此签名方案可有效抵御各种主动攻击和被动攻击,可用于点对点的保密通信,且同时具有认证的效果。     

量子密码的窃听检测

量子密码是密码学与量子力学相结合的产物.它具有得天独厚的优势并逐渐成为下一代密码技术中的重要研究分支.与经典密码相比,量子密码最大的优势就是它的可证明安全性和可检测性.分析了量子密码协议中的窃听检测过程并给出一个新的量子密码协议方案.     

基于非最大纠缠态的双向量子通信协议

对基于非最大纠缠态的量子密码协议进行了研究,并提出了新的看法。协议中的双向传输方式与量子超密度编码相似,可以通过发送量子比特对中的一个粒子来传送一个两比特的密钥。协议的安全性是基于量子力学中非最大纠缠态之间不可能通过本地幺正变换而相互转化的。偷听者Eve可能确定传输的量子态并窃取密钥,但无法重新发送此量子态,合法的通信双方将侦探到偷听者的存在。此种协议也适用于量子安全直接通信。     

基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议

提出了一种基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议.它建立在纠缠量子系统的内部关联的基础上,双方通过共享纠缠量子系统和做单粒子量子测量建立起共享的密钥.与传统的只能生成随机字符串作为密钥的量子密钥分配协议不同,利用该协议,双方可以以任意指定的字符串作为共享的密钥.量子力学的定律保证了该协议的无条件安全性.除了单粒子量子测量之外,不需要做任何复杂的量子操作,因此它更容易实现,健壮性更好.     

基于椭圆曲线密码协议产生会话密钥的研究与设计

自从1985年Neal.Koblitz和Victor.Miller首先提出了椭圆曲线密码以来,椭圆曲线理论越来越被人们重视.利用椭圆曲线密码体制的ECDH协议产生会话密钥,在会话密钥产生过程中,利用ECES-ElGamal协议对用于产生会话密钥的数据进行加密,同时利用ECDSA协议进行数字签名,这样可提高密钥的安全性并可确认双方的身份.利用该方法设计的会话密钥产生方案,只需要认证中心支持,而无需密钥分配中心管理,解决了密码体制中会话密钥存储与管理的问题.     

基于EPR纠缠对的量子密钥分配安全性论证

基于量子物理原理的量子密码术已被证明是保密通信中密钥安全分配的有效手段。本文介绍了量子密码的基本原理以及实现量子加密的几种方案,并主要论证了在EPR纠缠对的密钥分配机制利用Bell不等式验证有无窃听者存在,还讨论了量子密码通信的历史发展和指出现存在的问题以及未来的发展前景。     

2005年12月国内外科技要闻

11月29日《光学快报》报道，中国科技大学郭光灿院士领导的课题小组，在国际上首次解决了量子密钥分配过程的稳定性问题，经由实际通信光路实现了125km单向量子密钥分配。这是迄今为止国际上公开报道的最长距离的实用光纤量子密码系统。     

量子信息安全技术

自从BB84量子密钥分配协议提出以来,量子加密技术得到了迅速发展,以加密技术为基础的量子信息安全技术也得到了快速发展。为了更全面地、系统地了解量子信息安全技术当前的发展状况和以后发展的趋势,文中通过资料查新,以量子加密技术为基础,阐述了量子密钥分配协议及其实现、量子身份认证和量子数字签名、量子比特承诺等多种基于量子特性的信息安全技术的新发展和新动向。     

Measuring-basis-encrypted six?state quantum key distribution scheme

A six-state quantum key distribution scheme with measuring-basis encryption technique, which is based on the six?state protocol and the MBE protocol, is proposed. In this modified six-state quantum key distribution protocol, Alice and Bob use a control key to synchronize the use of their measuring-basis so that they always use the same measuring?basis. This modified six-state quantum key distribution protocol retains the advantage of higher security and at the same time has a higher efficiency.     

基于量子安全的电力信息系统安全增强方法研究

电力系统是国家发展的重要基石,电力信息系统的安全必须得到保障。现有电力信息系统的安全主要基于RSA等加密算法,面临互联网算力提升和量子计算机的威胁。根据电力系统对信息安全的迫切需求,以及量子保密通信技术在信息安全领域中的无条件安全性,探索量子保密通信技术在电力信息系统中的应用。通过对作为互联网信息技术基础的标准SSL协议过程及其安全要素解析,设计了同互联网基础相容的量子安全增强方法——利用预置量子随机数(基于量子随机数发生设备、量子密钥分发网络)进行随机数源强化,在开源OPENSSL VPN平台上进行相应实验验证。实验结果表明,提出的利用量子随机数源进行量子化改造的方案能实现系统安全的根本性改善,同时不显著增加系统复杂度或系统开销,对电力信息系统安全实现增强。     

传输距离对实际量子密钥分发系统的影响

基于BB84协议原理,搭建偏振编码的长距离点对点实际量子密钥分发实验系统.利用该实验平台完成了5,10,15km 3种不同传输距离的量子密钥分发实验,并对系统主要参数实时采集进行数据分析.实验结果表明:随着发送端与接收端量子光纤信道距离的增加,在统计时间内,系统分段成码率降低,信号态和诱骗态误码率上升,系统产生的密钥量降低.     

Active phase compensation of quantum key distribution system

Quantum key distribution （QKD） system must be robust enough in practical communication. Besides birefringence of fiber, system performance is notably affected by phase drift. The Faraday-Michelson QKD system can auto-compensate the birefringence of fiber, but phase shift is still a serious problem in its practical operation. In this paper, the major reason of phase drift and its effect on Faraday- Michelson QKD system is analyzed and an effective active phase compensation scheme is proposed. By this means, we demonstrate a quantum key distribution system which can stably run over 37-km fiber in practical working condition with the long-time averaged quantum bit error rate of 1.59% and the standard derivation of 0.46%. This result shows that the active phase compensation scheme is suitable to be used in practical QKD systems based on double asymmetric interferometers without additional devices and thermal controller.     

基于诱骗态方法的量子密钥分发

诱骗态量子密钥分发方法成功地解决了光子数分离攻击的安全性漏洞,并且使得人们实现了长距离的量子密钥分发.回顾了量子密钥分发的发展过程,从BB84协议至三强度诱骗态方法的实现.并且详细叙述了如何通过输入参数来获得绝对安全密钥的成码率.     

A universal coherent source for quantum key distribution

We propose a concept of universal coherent source for quantum key distribution. The weak coherent pulse （WCP） and heralded single photon source （HSPS） are the most common photon sources for state-of-art quantum key distribution （QKD）. However, there exists a prominent crossover between the maximal secure distance and the secure key generating rate in short and middle distance if one applies these two sources in a practical decoy state quantum key distribution. It is shown that by combining the heralded pair coherent state （HPCS） photon source and the practical decoy state method together, one can not only strengthen the maximal secure transmission distance, but also improve key generat- ing rate at short and medium distance. Moreover, the advancement in key generating is not confined in the particular protocol utilized and can be easily checked for both BB84 and SARG protocol. Finally, we clearly demonstrate how the HPCS-based decoy method works effectively and feasibly by proposing an efficient HPCS-based ＂1 signal＋2 decoy＂ state method,     

Delayed error verification in quantum key distribution

Quantum key distribution （QKD） provides an unconditional secure key generation method between two distant legitimate parties Alice and Bob based on the fundamental properties of quantum mechanics, in the presence of an eavesdropper Eve. Since key reconciliation cannot always assure that the reconciled keys between Alice and Bob are identical, error verification is an important step in QKD. In this paper, we propose a scheme of delayed error verification using extra keys gained by privacy amplification with an arbitrarily small failure probability. The proposed scheme simplifies the postprocessing procedure in QKD, which can be applied in practical QKD systems.     

融合量子密钥的内网文件加密系统

随着量子计算技术快速发展，基于计算复杂性的加密技术正面临着巨大的威胁，单一的防火墙技术无法完全阻止黑客的侵入和发自内网的攻击。采用防火墙与量子保密通信技术相结合的策略，能够有效解决上述问题。文中设计了一种基于量子密钥的局域网内文件安全系统，使用量子密钥并结合"一次一密"的方式对局域网内部隐私文件进行加密，能够有效防范文件失窃带来的损失。系统包括2个部分：以文件处理单元为核心的客户端软件，以加/解密信息管理模块为核心部件的服务器。为了增加密文的复杂性、密钥的存储安全性、计算可行性，提出了密文混合拼接、弱口令错位置乱、密钥智能匹配3种密钥处理方法，有效提高了系统的整体安全性。经系统功能测试与网络仿真分析，验证了系统的有效性、安全性及可行性。