基于Bell态的高效量子秘密共享

为提高协议在实验中的可操作性,提出了一个利用二粒子最大纠缠Bell态的量子秘密共享协议,其中发送方利用随机插入的正交单量子位,不仅可以有效地检测窃听行为,而且可以减少用于检测安全性的纠缠粒子,进而提高了纠缠粒子的利用率及产生密钥的效率;而接收方Bob和Charlie必须执行联合测量才能获得密钥,单独一方无法获得秘密信息.     

基于6粒子纠缠态的未知单粒子态量子信息共享

以6粒子纠缠态为量子信道,提出了一个单粒子未知态的量子信息共享方案.首先信息发送者对手中的粒子进行 Bell 基测量和单粒子测量,接着合法双方的任意一方对自己拥有的粒子做一次单粒子测量,则另一方对自己拥有的粒子进行适当的幺正变换,就可以重建原始粒子态,从而实现了量子信息共享.该方案成功的概率为100;     

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。     

基于量子签名的量子隐形传态

提出了利用三粒子最大纠缠态作为信道的量子信息签名的隐形传态方案.方案中引入一个忠实的第三方作为公证,发送方传输一个单粒子态给接收方.通讯双方与公证人间各自建立密钥,从而保证通讯双方对传态的发送或接收过程不可抵赖.     

基于5粒子纠缠态实现单粒子任意态的量子信息共享

通过对Brown等人介绍的5粒子纠缠态的新应用研究,利用5粒子纠缠态作为量子信道提出了一个单粒子任意态的信息共享方案.首先,发送者对自己拥有的粒子做一次4粒子von-Neumann联合测量.然后,控制者对其拥有的粒子做单粒子测量.接受者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子做适当的幺正变换,就可以重建发送者的单粒子任意态.方案成功的概率为100%.     

以EPR纠缠为基础的量子密钥分配

提出了一种以EPR纠缠为基础的新的量子密钥分配方案.不需要密钥双方Alice,Bob进行测量基的选择,提高了传输产生的密钥效率.同时,检测偷听者需要对比更少的量子位.     

基于纠缠交换的第三方密钥分配

为了提高量子密钥分配协议的安全性,采用量子纠缠交换中一个有趣的规律,实现了基于纠缠交换的第三方密钥分配协议.在基于认证的基础上,能有效抵抗TC不诚实引起的安全问题,具有较高的传输效率.     

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。     

一次量子通信量子密钥分发和认证协议的安全性分析

分析了一次量子通信量子密钥分发（QKD）和认证（QA）协议存在的安全性漏洞，协议能抵抗截取／重发攻击策略和纠缠攻击策略，但不能抵抗纠缠／截取攻击策略，严格意义上说，在有信道噪声情况下，仅通过一次量子通信不能实现QKD和QA，根据原协议的条件，提出了2个新协议：①直接测量共享的GHZ态；②通过在原协议中加入检测过程以抵抗纠缠／截取攻击策略。     

基于身份验证和纠缠交换的量子密钥分发

为了验证通信双方的身份,文中提出了一种身份验证方法。基于这种身份验证方法,利用纠缠交换的特殊性质,提出一种量子密钥分发方案。本方案中需要进行通信的二者在验证彼此合法性的同时,可以检测量子信道的安全性。无需传送量子比特、交换经典信息或执行酉操作,通信双方即可利用纠缠交换的性质进行贝尔测量即可生成安全的密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成量子密钥的2个比特位。文中对该协议的安全性进行了详细分析并计算了密钥生成效率。     

Applying Gaussian quantum discord to quantum key distribution

In this paper, we theoretically prove that the Gaussian quantum discord state of optical field can be used to complete continuous variable （CV） quantum key distri- bution （QKD）. The calculation shows that secret key can be distilled with a Gaussian quantum discord state against entangling cloner attack. Secret key rate is increased with the increasing of quantum discord for CV QKD with the Gaussian quantum discord state. Although the calculated results point out that secret key rate using the Gaussian quantum discord state is lower than that using squeezed state and coherent state at the same energy level, we demonstrate that the Gaussian quantum discord, which only involving quantum correlation without the existence of entanglement, may provide a new resource for realizing CV QKD.     

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.     

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.     

一种新的量子密钥分发、认证协议

为了提高量子密钥的分发效率,降低信道要求,并在密钥分发过程中实现身份认证,提出了一种新的量子密钥分发协议,在该协议中载波光子的发送与接收仅由一方完成.该协议只有一条量子信道,通过在量子信道的中段对光子进行偏振调制,可将欲传递的信息附加到光子上;同时,该协议通过通信双方的共享信息进行身份认证,避免了以往同类协议中不安全的经典信道.该协议属于偏振光类型的量子传输协议.当收发均由一方进行时,能有效地提高光子的利用效率,并增强安全性能.     

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。     

量子通信中的量子加密网络

对量子密钥分发协议进行了研究，利用点－点量子密钥分发协议的基础上，基于传统密钥托管方案，推广到多点之间（即在网络环境下）的密钥分发协议，提出了多用户、多控制中心网络环境下量子密钥分发过程的实现方法。各中心节点只起到密钥存储、Bell基联合测量、对密钥进行接力传送的作用，密钥是动态产生的，各中心并不知道最终生成的密钥。     

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.