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.     

集体旋转噪声信道上的量子安全直接通信

基于集体噪声的思想,构造一个两粒子无消相干子空间,进而提出了一个可抵抗旋转噪声的双向量子安全直接通信协议.消息分发者直接将一比特秘密信息编码到对应的相干保持态,接收者执行确定的测量来解码消息.此外,通过对一些常见攻击情形的分析,对协议的安全性进行简要的讨论.     

集体幅值阻尼信道上的量子安全直接通信

针对幅值阻尼信道,提出了一个高效的量子安全直接通信协议.协议利用两粒子量子态编码一个逻辑比特,从而可以抵抗集体幅值阻尼效应.消息分发者直接将秘密编码,接收者执行确定的测量解码消息,测量不存在测量基不匹配的情况.量子态传输过程利用非正交态不可区分性保证其安全性.此外,利用量子计算的基本操作构造了量子线路以实现信道编码和信息编码.     

二粒子未知态的受控量子通信

提出了一个利用七粒子态传送一个二粒子未知态的多方受控量子通信方案。该方案中发送者指定一名控制者,它不能接收二粒子未知态,但是它可以和发送者一起协助接收者重构二粒子未知态。发送者对自己拥有的4个粒子做一次von-Neumann联合测量,控制者在计算基下对它的粒子做测量。接收者根据两次测量结果对自己拥有的粒子做相应的幺正操作,就可以构造出发送者所发送的未知态。可以设置多名接收者,使它们都受到控制者的约束,从而实现多方受控量子通信。     

利用秘密共享的多方同时量子身份认证

提出了两种基于秘密共享的多方同时量子身份认证(MSQIA)协议. 所有用户可以由一个可信第三方(TTP)同时认证. 在第一个协议中, TTP利用量子秘密共享与所有用户共享一个密钥K. 第i个影子作为第i个用户的认证密钥. 当有必要实施MSQIA时, TTP秘密生成一个随机数R且发送给所有用户一序列编码有K和R的单光子. 根据各自的影子, 每一用户按序对单光子序列实施相应的幺正操作. 最后, TTP 可以判断假冒者是否存在. 第二个协议是第一个协议的变形, 具有一环形结构. 这两个协议可以高效地用于网络中的MSQIA. 它们利用目前的技术是可行的.     

基于5粒子团簇态实现2粒子未知态的量子隐形传态

提出了一个决定性的传输2粒子未知态的量子隐形传态方案.在这个方案中,发送者 Alice 和接收者Bob共享一个5粒子团簇态.首先,发送者Alice对自己手中的粒子做一次5粒子von-Neumann联合测量,并把测量的结果通过经典信道告诉接收者 Bob.接受者 Bob 根据发送者 Alice 通知的测量结果,对手中的粒子做相应的幺正变换,就能够获得发送者Alice想要传输的2粒子未知态.     

利用部分纠缠的量子信道确定性地实现N→1和1→N的受控量子远程旋转

提出利用部分纠缠的量子信道确定性地实现多个发送者1个接受者和1个发送者多个接受者的受控量子远程旋转方案.首先考虑利用两个(N?M?1)粒子部分纠缠的Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态确定性地实现N个发送者在M个监控者的控制下确定性地将她们的旋转分别传给远处接受者的操作(N→1).然后考虑在一个(2K?M?1)粒子部分纠缠的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)-GHZ态或K个(M+2)粒子部分纠缠的GHZ态辅助下,发送者随意地将她的旋转分为N份(NK)并在M个监控者的控制下确定性地将它们分别传给远处N个接受者的操作(1→N).方案中,量子旋转的发送者或接受者或监控者的正定算符值测量(POVM)起着关键作用,我们给出了它们的数学表式.值得注意的是,用非理想的量子信道可确定性地实现N→1或1→N的量子远程旋转.这些方案可用于量子秘密共享,量子选举等,它们具极强的保密性.     

具有门限共享解签密的数字签密方案

基于离散对数问题提出一个具有门限共享解签密的数字签密方案，该方案是Jung等提出的签密方案和Shamir门限方案的结合。在该方案中，发送者利用其秘密密钥产生消息签名的密文并送给特定的接收组，接收组中的n个接收者中任意t个可以对签密的消息解签密，而t-1个或更少的接收者不能对签密的消息解签密。该方案与Hsu和Wu提出的具有门限共享验证的认证加密方案相比，签名加密效率更高，可以检测恶意的接收组成员。     

Pattern的等待时间问题(英)

在马尔可夫相关序列下，讨论了Pattern S₀和S₁的等待时间的分布问题.获得了S₀和S₁的sooner waiting time和later waiting time的概率密度函数和概率母函数.同时也获得了S₀和S₁各自的等待时间的概率密度函数和概率母函数.已往的许多结果是该结论的特殊情况.这些分布可应用于DNA序列分析领域.     

基于双线性对的秘密重分配方案

现有的秘密重分配方案只考虑了秘密分发者的不可信性,并没有考虑接收者的不可信性,而且这些方案都是基于RSA或者离散对数密码体制的.本文提出一个基于双线性对的秘密重分配方案,假设秘密的分发者和接收者都存在不诚实成员,使用可验证秘密共享技术,不仅能验证影子和子影子的正确性,而且能鉴别不诚实的秘密分发者和接收者,并证明该方案是正确的、鲁棒的和安全的.     

带电杂质对磁场中3个电子量子点的影响

研究了在磁场B中受杂质影响的二维3个电子量子点基态的特性. 杂质被固定在z轴上且与量子点平面的距离为d. 计算了基态角动量L₀和自旋S₀随B和d的演化, 归纳结果于(L₀, S₀)相图中, 而且探讨了电子的空间分布(量子点的大小、几何结构)和光吸收. (L₀, S₀)图表明: 当d和(或)B变化时, L₀和S₀能够发生跃迁. 我们发现由于对称性限制, 每种对称几何结构只能访问具有特定L₀和S₀的一组态.     

一种基于椭圆曲线的强可验证门限阈下信道方案

基于椭圆曲线离散对数问题,提出一种(t,n)-(k,m)强可验证门限阈下信道方案.该方案中n个阈下子信息拥有者中至少t个合作才能得到阈下信息进而生成有效的签名,而m个接收者中至少k个合作才能提取阈下信息.接收者不需要和发送者共享其私钥.通过采用一种可验证门限秘密共享技术,每个接收者可以对提取的子信息有效性进行验证,同时又可以防止接收者对签名进行联合攻击和广义伪造攻击.     

基于GHZ态的三方量子安全直接通信

利用Greenberger-Home—Zeilinger态的纠缠特性,提出一个三方量子安全直接通信方案,参与者通过对Greenberger—Home—Zeilinger态进行单粒子幺正操作,编码其一比特经典消息,最后每个参与者都可根据自身的秘密消息获得另外两个参与者发送的秘密消息。此外,对协议在理想情况下的安全性进行简要的分析,表明该协议是安全的。     

Hausdorff测度和维数与所在空间度量的依赖性

讨论在Rⁿ中具有嵌套结构的几何对象上构造新度量的问题. 主要结果是: K是Rⁿ中 具有嵌套结构的几何对象, 那么对于任何一个的连续的纲函数h(t), 可以构造一个在K上的度量,在这个新的度量空间(K, p)中, 0h (K)<+∞. 如果纲函数取h(t)=t^s,那么 对于任意0h (K)=1并且有dim_PK=dim_BK=dim_HK=s成立.     

2粒子未知态的受控分级量子通信

提出了1个以6粒子团簇态为量子信道实现2粒子未知态的受控分级量子通信方案。不同的接收者因其受发送者的信任程度不同而对未知态的恢复能力也不同。发送者对手中的3个粒子做1次 von-Neumann 联合测量,控制者根据不同的接收者或自己做局域测量或联合测量。接收者收到2次测量结果后做相应的幺正操作可恢复未知态,完成本次的量子通信。     

基于三方秘密共享4粒子团簇态实现三比特量子态的可控隐形传态

提出了三比特未知量子态的可控隐形传态方案,利用2个三方共享的4粒子团簇态作为量子信道,由第三方进行控制.首先,发送者(Alice)对其拥有的3个粒子对进行3次 Bell 基联合测量,并把结果通过经典信道告诉接收者(Bob)和控制者(Charlie).若控制者同意接收者重建未知量子态,则对自己的粒子对进行 Bell基测量,并将结果通知接收者.接收者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子对做相应的幺正变换,就可以重建发送者要传的三比特未知的量子态,从而实现可控隐形传态     

基于潜通道的(t,n)秘密共享方案

在研究基于Elgamal的(t,n)共享秘密模式的基础上,文章提出了一种改进的、基于潜通道的共享秘密模式。发送者首先对密文进行加密,根据Lagrange插值方法计算秘密的影子值,并通过潜通道的方式对密文进行签名加密;接收者运用Lagrange方法解出密文,利用潜通道恢复明文。分析结果表明,该模式可以有效抵抗假冒攻击,且能识别验证者的欺骗行为,同时减少了网络通信量。     

基于EPR粒子对的信息签名协议

研究了利用Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)对的纠缠特性进行量子数字签名的方案,提出了一个基于测量结果比较的签名协议以及一个基于隐形传态的签名协议. 在基于测量结果比较的签名协议中,通信双方测量各自的EPR并将测量结果与消息M进行比较可以实现M的签名和验证,同时通过量子单向函数来保证协议的安全. 在基于隐形传态的签名协议中,消息发送者将M通过隐形传态传递给接收者来实现对M签名并验证,其安全性由量子隐形传态的物理特性来保证. 这两种协议均可以脱离可信赖的第三方,且通信过程中不需要密钥,具有无条件安全性.     

基于六量子态的高容量量子秘密共享方案

为了提高一方到多方量子秘密共享方案的量子比特容量,提出了一种基于六量子态的新方案.发送方首先根据共享秘密对初始的光子序列进行相应的酉操作,然后进行随机的酉操作并发送给接收方.接收方依次进行随机的酉操作,最后一位接收方将光子序列返回给发送方.发送方选用正确的测量基进行测量,并公布与测量结果有关的信息;接收方则根据该信息和各自的酉操作获得共享秘密.理论分析结果表明,当存在n位接收方时,所提方案的量子比特容量为1,而已有的类似方案为1/n,故前者具有容量高、所需量子资源少的优点.此外,所提方案中发送方负责测量,所有接收方只需执行酉操作,因此对接收方的设备要求低,特别适用于发送方设备条件远超过接收方的情况.     

高效的无证书签密方案

签密能够以较低的通信成本同时完成认证和加密两种功能.提出了一个新的无证书签密方案,并在强安全模型下证明了其安全性.在该方案中,任何人能利用接收者的身份、公钥、他自己的部分私钥和秘密值对消息进行签密,接收者利用自己的部分私钥和秘密值进行解密,并能判别密文发送者是否是真实的签密者.该方案在签密阶段不需要双线性对的计算,解密阶段只需要2次双线性对计算,与以往方案比较,该方案的运算量更低.