基于BB84协议的量子保密通信网络流量控制策略

采用基于时间片轮转原理的流量控制及数据分发策略, 设计一种新的量子保密通信网络与经典网络相结合的组网技术方案, 解决了量子保密通信网络量子网关密钥池容量小及密钥生成速率较慢的问题. 利用该策略对三节点量子保密通信网络出接口进行流量监测, 检测数据结果验证了该方案的有效性及可行性.     

经典密码通信与量子密码通信的现状及发展趋势

对现有3种经典保密通信体系,即对称密钥体系、非对称密钥体系、Vernam密钥体系的现状和发展趋势进行了分析,指出了经典保密通信的局限性,重点阐述了绝对安全的量子密码通信的现状和发展趋势.     

基于量子隐形传态的密钥交换与身份认证方案

量子密钥交换与身份认证是量子保密通信研究的核心内容,量子资源的充分利用,能有效地增加通信的保密。方案根据量子纠缠交换与隐形传态的基本原理及安全协议的设计原则,设计实现了一个量子密钥交换与身份认证同步实现方案,方案设计巧妙,充分利用了量子隐形传态和量子纠缠特性,增强了通信的安全性,有效避免了量子窃听,减少密性放大过程和经典信道所带来的安全威胁。     

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。     

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。     

2021年中国十大科技成果盘点

一、我国成功构建了世界首个天地一体化的量子通信网络 1 月,中国科学技术大学潘建伟团队与中科院上海技术物理研究所等单位合作,构建了世界上首个天地一体化量子通信网络.量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式.科研人员在量子保密通信"京沪干线"与"墨子号"量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700 多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个卫星对地自由空间高速QKD 链路的广域量子通信网络,实现了星地一体的大范围、多用户量子密钥分发.     

一种适用于量子密钥分配网络的组密钥协商方案

为了更好地在QKD(Quantum Key Distribution)中服务多用户组播通信,在量子密钥成对产生的特殊应用背景基础上,构建了组密钥协商模型,提出了一种基于分簇结构和二进制编码的组密钥协商方案.该方案消耗少量的端端量子密钥,经过安全协商,得到一致的组密钥.当新成员加入或者旧成员离开时,密钥更新快速易行.分析发现,该方案具有较好的安全性.     

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。     

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.     

通过网络实现的量子密钥分配协议

提出了利用EPR对通过网络实现的量子密钥分配方案．在这个方案中,Alice和Bob在建立密钥的过程中无需经典通信,并有效地检测出了Eve的各种攻击．     

世界首个量子政务网在安徽芜湖试运行成功

5月18日，由中国科技大学中科院量子信息重点试验室郭光灿院士和韩正甫教授带领的团队，与芜湖市政府密切协作，在芜湖建成的世界上第一个“量子政务网”运行成功。量子政务网采用了我国具有全部知识产权的单向量子保密通信方案和设备，以及量子保密通信网络核心组网技术。     

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。     

一种改进的通信保密技术研究

传统的通信加密算法采用量子密码学方法,把量子通信系统当作一个有限的时间序列,进行信息加密处理,随着通信数据量的逐渐增多,量子密码加密算法会产生破译风险,加密性能不好。本文提出了基于量子通信隐形状态深层次特征加密的通信保密技术。进行量子保密通信循环码加密模型构建,对量子保密通信循环码比特序列进行特征提取和检测设计,信道估计采用时频二维的导频辅助信道估计,按照OFDM信号的数据帧进行向量估计,围绕数据包数量、数据内容重复率、邻域节点数据相似度和相关性来分析恶意的数据分发行为,计算量子隐形传态链路层重加密钥,采用标量时间序列进行终端密文认证,实现加密通信技术改进。仿真结果表明,采用该模型能有效实现通信保密,保密控制性能较好,增强了数据加密的随机性,实现通信保密优化数据传输,保证信息安全。     

一种基于无相互作用测量的高效密钥分配方案

研究了别人提出的一种基于无相互作用测量的量子密码分配方案 ,然后分析了该方案限制密钥传送效率的三个因素 ,提出了自己的改进方法。考虑了两种窃听攻击 ,并讨论了该方法如何防止这些窃听 ,以及如何利用保密放大技术从原始密钥序列中提取高度保密的次序列     

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。     

Turbo码在量子密钥数据协调中的应用

根据Turbo码的译码原理,提出了一种Turbo码在量子密码通信(QCC)中对量子密钥进行数据协调的应用方案.首先,介绍了利用Turbo码作为数据协调方法的QCC的总体方案和Turbo码在QCC中应用的原理;其次,阐述了利用Xilinx EDK软件平台进行Turbo译码器和以太网络模块的SoPC的设计;最后,给出了Turbo码数据协调在QCC中应用的方案,将构建的SoPC应用到QCC中,并对实验结果进行了分析.