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.     

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.     

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.     

基于旋转算子的非交互式量子同态加密方案

量子同态加密是量子密码学的一个重要分支,它可以直接对密文量子态进行计算,同时保证计算的正确性和数据的安全性.对量子门T进行量子同态加密会产生额外的相位门S,如果不消除该错误则不能得到正确的输出.使用量子门隐形传态可以非交互地消除相位门错误,但是增加了解密复杂度.本文利用旋转算子实现了T/T^?门的量子同态加密,提出了非交互式量子同态加密方案.该方案解密复杂度为O(1),加密复杂度为O(N),其中N是量子线路中量子门的数量.本文证明了该方案是信息论安全的以及能够实现对任意量子线路的量子同态加密,并且在IBM Quantum Experience上实现了对Toffoli门分解线路的量子同态加密.     

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.     

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．     

量子通讯的基本协议

量子通讯是当今的热点技术之一 ,是量子力学和密码技术相结合的产物 .量子通讯协议是实现量子通讯的基础 .通过介绍量子密码理论基础与基本原理 ,简要说明了量子通信基本方式和BB84协议、B92协议和相关粒子协议 ,这 3个协议是基本的密钥分发协议 ,并且指出了发展量子密码存在的一些问题 ,单光子产生的探测以及对波函数的进一步理解具有重大的理论和实际意义     

基于一种七量子比特混态的四方量子操作分享

本文考虑七量子比特Brown态中两个量子比特发生混淆后的量子态作为量子通道,提出了一个四方量子操作分享方案.文中讨论了该方案的安全性、成功几率性、分享者对称性和实验可行性.研究发现,该方案是安全的,可确定性地分享任意单量子比特操作,三个分享者中有两者是对称的,根据当前实验技术该方案切实可行.将本文方案与目前仅有的四个四方量子操作分享方案进行了简单的比较,发现本文方案在量子通道和量子比特布居上都与它们的不同.值得一提的是,本文方案是首个基于量子纠缠混态的量子操作分享方案.     

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.     

One-step quantum secure direct communication

Quantum secure direct communication (QSDC) attracts much attention for it can transmit secret mes-sages directly without sharing a key.In this article,we propos...     

利用非最大纠缠态的量子信息隐藏方案

为保证信息安全,提出了一种利用非最大纠缠态的量子信息隐藏方案.该方案建立在双粒子量子系统纠缠态的非定域性质的基础上,信息被编码于双粒子系统的整体态,然后,这两个粒子分配给两个人,他们只允许做定域操作而且彼此之间只能交换经典信息.这样,信息就被隐藏起来.相对于使用最大纠缠态的方案,该方案更容易实现.研究结果证明:该方案可以被用于网络上保存秘密信息.     

Identity Based Group Key Agreement in Multiple PKG Environment

Secure and reliable group communication is an increasingly active research area by growing popularity in group-oriented and collaborative applications. In this paper, we propose the first identity-based authenticated group key agreement in multiple private key generators （PKG） environment. It is inspired on a new two-party identity-based key agreement protocol first proposed by Hoonjung Lee et al. In our scheme, although each member comes from different domain and belongs to different PKGs which do not share the common system parameters, they can agree on a shared secret group key. We show that our scheme satisfies every security requirements of the group key agreement protocols.     

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.     

NMR experimental implementation of three-parties quantum superdense coding

In this study, we report an experiment realization of quantum superdense coding (QSDC) between three parties using nuclear magnetic resonance (NMR). The experimental results have shown that in terms of the QSDC schemes between multiparties proposed by Liu et al. and Crudka et al., three-qubit QSDC can transmit three bits of classical information by sending two qubits only. Our results experimentally show that quantum superdense coding, as one of the quantum information processing protocols, is superior to classical ones.     

一种新型弱仲裁量子签名方案

弱仲裁量子签名的安全性依赖于量子力学的一些基本原理,其不仅比传统的数字签名具有更好的安全性,而且比仲裁量子签名计算效率较高.为此,给出了一种新型弱仲裁量子签名,该签名具有以下特点:(1)仲裁者并不参与签名的产生和验证过程,只在发生纠纷时,仲裁者才参与纠纷的解决;(2)通过利用签名者身份信息以及与密钥绑定的旋转算子对签名进行认证,可以抵抗伪造攻击,并具有不可否认性;(3)该签名方案具有基于身份的数字签名方案的优点,即用户的身份信息直接用作公钥,无须量子公钥证书,这将给用户提供更多的方便.     

SSL安全性分析研究

随着Internet的迅速发展和广泛应用,网络与信息安全的重要性和紧迫性日益突出。Netscape公司提出了安全套接层协议SSL(SecureSocketLayer),该协议基于公开密钥技术,可保证两个实体间通信的保密性和可靠性,是目前Internet上保密通信的工业标准。文章介绍了该协议的基本原理和工作过程,对协议的安全性进行分析,进而指出了目前SSL3.0存在的几个缺陷,并在此基础上提出改进的方法。     

3-D Secure协议的安全分析

电子商务是当今社会发展的方向。本文着重对当前最新的电子商务协议3-D Secure进行安全分析,通过与其他安全协议的分析、对比得出当前3-D Secure协议的优势和面临的安全问题,并对安全问题提出加强方案。