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.     

一类基于秘密共享的量子密码方案的分析

最近杨宇光等人利用经典秘密共享给出一系列量子密码方案.其基本思想是将量子密钥共享给n个不同的成员,使得这些成员可以辅助实现量子身份认证、代理签名和量子安全直接通信.然而在实际应用中,这些方案继承了经典秘密共享方案的缺点,不能提供每个成员诚实参与协议的证明,任何恶意不合作行为只有最后才能被发现,从而使这类量子密码方案的使用效率很低.其次,由于这些方案使用了比特异或运算,使方案还存在一个更严重的攻击：如果任意两个成员合谋,可以改变他们原有的影子值,并且可以无障碍的使用新的影子参与量子密码方案,破坏协议执行的目的,使方案的门限彻底失效.此攻击是量子密码方案除密钥安全外的一种新的攻击形式.     

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.     

量子密码技术在网络安全中的应用

网络安全的研究中最主要的技术之一是加密技术,现在普遍采用的加密技术采用的体制是RSA体制,这一体制在目前还不能被人为攻破,但它并不是一个理论上不能攻破的体制.量子密码技术把量子应用于密码体制中,以量子理论中的测不准原理为基础设计出理论上无法攻破的绝对安全的密码体制.     

量子计算的挑战与思考

量子计算时代使用什么密码,是摆在我们面前的紧迫的战略问题,研究并建立我国独立自主的抗量子计算密码是唯一正确的选择.从基于HASH函数的数字签名、基于格的公钥密码、MQ公钥密码、基于纠错码的公钥密码4个方面讨论了抗量子密码的发展现状,介绍了自己的研究工作,并从量子信息论、量子计算理论、量子计算环境下的密码安全性、抗量子计算密码的构造理论与关键技术4个方面给出了进一步研究的建议.     

BB84协议及其MATLAB仿真

量子通信是通信领域研究的热点和前沿。新一代的通信工程人员和在校学生应着手学习量子信息和量子通信理论,以适应未来的技术变革。BB84协议是针对单光子量子通信提出的经典协议。在缺少研究条件的情况下,借助于MATLAB,初学者可以非常容易的对其进行仿真研究。对BB84协议进行MATLAB仿真,研究了分块长度与通信性能的关系。随着分块长度减小,通信成败比例提高,但平均密码长度减小,两者是通信有效性和可靠性的一对矛盾,不可兼得。在实际应用中要合理选取分块长度。     

半透明窃听方式下B92协议的安全性研究

在量子密码中应用量子测量信道的概念及信息论理论，计算了量子保密通信的B92协议在半透明截取攻击方式下敌手和合法接收方能获得的信息量、信号传输中的位错误率，为合法者的安全通信和对敌手的检测提供了理论依据和标准．     

量子计算与量子信息

本书是关于量子计算和量子信息的全面系统的引论性论著。由于该学科发展迅速并且与多种学科交叉，因而初学者有一些困难。本书给出这个新兴学科的基本结果的技术，并包含了所有需要的背景材料和预备知识，特别是详尽地描述了快速量子算法、量子远程传输、量子密码及量子纠错等的非凡的效能，向人们显示了计算和通讯的物理极限究竟有多远。因此本书2000年初版后颇获学界（包括Fields奖得主M．Freedman等权威人士）的好评，并在其后多次重印。     

两种典型的量子通信技术

量子通信是量子信息中的一个重要分支．而其中最典型的量子通信技术是量子隐形传态和量子密码通信．文章介绍了量子通信中量子叠加和量子纠缠的概念．并介绍两种量子通信技术的理论框架,同时也涉及了这个领域的实验研究进展．     

量子密码安全性研究

本文介绍了量子密码协议安全性证明的三种模型,并据此针对光源、有源光学调制器件、无源光学调制器件和探测器的非理想特性,分别度量了实际量子密钥分配系统和理想量子密钥分配协议之间的差异,并针对各种实际器件的非理想性,分析了实际量子密钥分配系统安全性存在的问题以及可能存在的攻击方案.在综合介绍国内外量子密钥分配安全性相关工作进展的同时,着重对当前的主流设备无关及半设备无关量子密码方案进行了分析阐述.     

量子纠缠与超光速量子通信

量子通信是经典通信和量子力学相结合的一门新兴交叉学科.在介绍量子纠缠特性的基础上,对量子隐形传态进行了探讨,提出了超光速量子通信的途径.     

基于光开关的量子交换器

为了研究量子通信系统,提出了一种基于光开关的量子交换器,它是量子通信网络的节点．该量子交换器主要由交换模块、控制模块和输入输出模块组成．它在量子通信网络的发信者与收信者之间建立光子链路,为通信双方提供量子信道,用于传输量子信息．搭建了量子交换器平台,并用微弱光源对该量子交换器平台进行了测试,结果表明该量子交换器具备了量子通信网络中节点的功能,能够成功实现量子通信网络的功能．     

量子交换机与结合量子通信与经典通信的新模式

在引入量子交换机概念的基础上,提出了经典通信向量子通信过渡时期的一种新的通信模式.利用纠缠交换通过量子交换机来建立量子信道,使得通信方避免了复杂的量子技术.使用经典通信信道来传输无直接关联的信息随机数序列,保证了通信的大容量和高效性.     

量子计算及其应用

讨论量子计算机模型及其物理实现方案，量子计算过程，量子计算模型和量子并行算法，分析量子计算的指数级存储容量和指数加速特征，并简述量子计算和量子信息技术在保留通信、密码系统、数据库搜索等重要领域的应用。     

An error-free protocol for quantum entanglement distribution in long-distance quantum communication

Quantum entanglement distribution is an essential part of quantum communication and computation protocols. Here, linear optic elements are employed for the distribution of quantum entanglement over a long distance. Polarization beam splitters and wave plates are used to realize an error-free protocol for broadcasting quantum entanglement in optical quantum communication. This protocol can determine the maximum distance of quantum communication without decoherence. Error detection and error correc-tion are performed in the proposed scheme. In other words, if there is a bit flip along the quantum channel, the end stations (Alice and Bob) can detect this state change and obtain the correct state (entangled photon) at another port. Existing general error detec-tion protocols are based on the quantum controlled-NOT (CNOT) or similar quantum logic operations, which are very difficult to implement experimentally. Here we present a feasible scheme for the implementation of entanglement distribution based on a linear optics element that does not need a quantum CNOT gate.     

两军问题的量子同步通信协议

基于量子信息中的EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)关联对2个粒子之间的关联性和量子隐形传态技术,通过不可靠信道建立可靠的信道,设计了一个量子同步通信协议,有效地解决了两军问题.该量子同步通信协议在经典通信和量子通信中都有重要的应用价值.     

基于量子双向传态的多方量子通信网络的构建方案

利用量子双向传态技术构建了一个量子通信网络,从而实现安全的多方通信.对该方案的通信安全性和网络工作效率进行了分析,并提出了改进方法,使得该方案更具有实用价值.     

量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

Impact of Informatics on QIPC

Quantum information processing and communication(QIPC) is an area of science that has two main goals: On one side,it tries to explore(still not well known) potential of quantum phenomena for(efficient and reliable) information processing and(efficient,reliable and secure) communication.On the other side,it tries to use quantum information storing,processing and transmitting paradigms,principles,laws,limitations,concepts,models and tools to get deeper insights into the phenomena of quantum world and to find efficient ways to describe and handle/simulate various complex physical phenomena.In order to do that QIPC has to use concepts,models,theories,methods and tools of both physics and informatics.The main role of physics at that is to discover primitive physical phenomena that can be used to design and maintain complex and reliable information storing,processing and transmitting systems.The main role of informatics is,one one side,to explore,from the information processing and communication point of view,limitations and potentials of the potential quantum information processing and communication technology,and to prepare information processing methods that could utilise potential of quantum information processing and communication technologies.On the other side,the main role of informatics is to guide and support,by theoretical tools and outcomes,physics oriented research in QIPC.The paper is to describe and analyse a variety of ways and potential informatics contributes and should/could contribute to the development of QIPC--see also Gruska(1999,2006,2008).