时间调制量子木马窃听方案

研究了经典Bob量子密钥分配协议的安全性.提出了一种针对该协议的量子木马窃听方案——时间调制量子木马窃听方案.该窃听方案可以有效窃听通讯者的信息,并且不被发现.在此基础上,通过旋转单光子探测器,就可以有效防止时间调制量子木马窃听,从而提高了协议的安全性.     

高效的量子密钥分配协议

为提高量子密钥分配协议的密钥生成率, 构造了一组两方三级系统的完备正交归一化基. 利用该正交归一化基和交换粒子之间的纠缠提出了一种量子密钥分配协议. 三级可以推广到多级,利用粒子之间的纠缠交换和多级密钥分配可以极大地提高检测窃听的效率、密钥生成率以及信息容量.     

一种量子密钥分发和身份认证协议

提出了一种基于量子纠缠态和非正交态的密钥分发及身份认证协议.其中纠缠态粒子用来分发密钥,非正交态粒子用来认证身份和检测量子信息有无被窃听.两者用"按密钥穿插"的方法混合在一起进行传输.由于非正交态粒子的双重作用,不但使得认证过程中不必传递经典信息,而且提高了密钥分发效率.另外此协议同时完成了密钥分发和身份认证,有效防止了以往所提出的协议中可能存在的假冒问题.     

泊松分布单光子源的光束分离器窃听模型

针对低轨卫星-地面站间量子密钥分配的光束分离器窃听问题,分析了泊松分布单光子源,建立了量子比特率理论模型,给出了光束分离器窃听中窃听率的表达式.从而分析了低轨卫星-地面站间量子密钥分配的光束分离器窃听问题.结果表明,对于低轨卫星-地面站间链路,每个脉冲平均光子数可以取最优值,窃听率在10-4量级.通过数据纠错和保密加强,可以使得窃听者所获得的密钥信息量降低到1比特以下.这说明,在低轨卫星-地面站间进行量子密钥分配是可行的,在保证系统具有很高量子比特率的同时,量子密钥分配仍然是安全的.     

利用GHZ态实现可控的量子秘密共享

提出了一种利用Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态实现秘密重建时机可控的量子秘密共享方案. 该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性和Hadamard门的特殊性质,通过让Bob和Charlie共享GHZ态共享联合密钥,并使用Hadamard门保证了协议的可控和安全. 方案中,平均消耗1个GHZ态可以共享3 bit经典信息. 由于所有量子态的传输都是单向的,且除去用于检测窃听的粒子外其他均用于有效传输密钥,所以量子比特效率理论上接近100%.     

量子安全直接通信协议分析

量子安全直接通信协议是继量子密钥分配协议之后提出的重要协议,通过对乒乓通信协议的安全特性和CSS纠错码QSDC的安全特性的分析,提出了乒乓通信协议存在的不足以及CSS纠错码QSDC可以抵抗已有量子算法攻击,为合法者对量子直接通信的安全性判定和对窃听者的检测提供了一定的依据和标准。     

利用正交直积态的量子密钥分配协议

基于量子密钥分配协议是目前实现密钥分配最安全的方法,两个三态量子位组成的复合系统中存在一组正交直积态,它可以表现出非定域性。该文提出了一个建立在该系统的非定域性基础上的量子密钥分配协议,协议双方通过交换量子位和集体测量建立起共享的密钥。量子力学的基本原理保证了该协议是无条件安全的,没有第三方可以窃取密钥而不被发现。该协议不需要纠缠态,也不需要做任何量子操作。因此,它更容易在实践中实现,同时具有更高的可靠性与健壮性。     

多体量子态全可分的一个纠缠判据

研究了量子信息理论中多体量子态的纠缠探测问题.利用量子系统上的局域正交可观测量算子,以及多体复合系统的局域不确定关系和斜信息,讨论了有限维情形多体复合系统中全可分量子态与其关系.得到了多体量子态全可分的若干必要条件,推广了有限维两体量子系统的相应结果,获得了识别多体量子态纠缠性的一些方法.     

带陷阱的B92量子密钥分配协议

把量子力学应用到密码学中产生了一个新的学科--量子密码学.量子密码提供的密钥交换方式,能够自动检查是否有人在窃听,这是公钥体制所不具备的.对有噪声的B92协议作了一些改进,这种改进的核心思想是在考虑提高传输效率的基础上,发信方故意公布假的测量基,以诱使窃听者现身.考虑到实际应用情况,此方案采用的是在实用中保证安全性的前提下,发送方和接受方通过第三方普通信道协商好量子接收的规则,从而大大提高了传输的效率.这种改进方案对其他带有噪声的量子密码协议同样适用.     

量子纠错码在安全性证明中的应用研究

针对BB84协议,简要介绍3类量子密码安全性证明方法,深入研究了基于纠缠提纯和基于量子CSS码的安全性证明方法。重点分析量子纠错码在Lo-Chau和Shor-Preskill两类代表性方案中的应用,同时研究了两类等价性:单向纠缠提纯和量子纠错以及纠相位错和去窃听者纠缠。通过举例具体分析并实现了量子纠错码在安全性证明中的作用,验证了基于纠缠的量子密钥分配协议与标准BB84协议安全性分析之间的等价性,证明了纠比特错和纠相位错的可分离性,充分体现了量子纠错码在安全性证明中的重要作用。     

量子移动通信最优纠缠中继与量子搭桥方案研究

根据量子力学原理,量子通信具有经典通信无可比拟的安全保密性,因而成为当前通信领域新的研究热点。量子移动通信是未来量子通信系统的重要组成部分,纠缠中继是量子移动通信的关键技术之一。然而,由于在无线信道上存在各种干扰和噪声,使得量子纠缠态远程传送的实现面临很大困难。为此,本文提出了基于量子态隐形传送的移动纠缠中继和量子搭桥方案,建立了网络的分层结构模型,研究了相关的路由协议(QMRP协议)。分析结果表明,即使在移动终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,该方案仍然可以完成量子态的无线传输,而且其传输时延与链路的距离和基站数目无关,因此,从数据传输时延的观点来看,本方案是最优的。     

地磁场对星地量子密钥分配的影响

偏振跟踪技术是自由空间量子密钥分配中的关键技术之一．本文建立了星地量子密钥分配链路模型,研究了地磁场对光子偏振态大气传输的影响．理论分析和数值计算结果表明,光子在大气传输过程中,光振动平面会发生旋转,旋转角度的量级为10^-3tad．     

一种基于六态量子密钥的图像加密算法

鉴于现有图像加密技术的局限性以及量子密钥分配方案的高度安全性,提出一种基于六态量子密钥的图像加密算法。在四态方案(BB84协议)两组共轭基的基础上,引入1对旋转测量基构成六态方案基矢空间;由六态方案产生随机的二进制密钥串,将密钥串与图像数据进行异或运算,对图像数据置换,实现图像的加密。实验结果与安全性分析表明:新算法密钥空间增大,可抵御穷举攻击;明密文相关度低,可有效抵御选择明文攻击;算法对密钥初始值敏感性强,安全性提高。     

基于光纤连接的腔系统实现两比特离散量子傅立叶变换

提出了在外加经典场驱动的情况下,利用光纤连接的2个腔系统执行两比特离散量子傅立叶变换的方案.该方案通过发送2个原子交替通过一系列经典场和腔场来实现,而且该两比特方案可推广至N比特离散量子傅立叶变换.     

概率致盲攻击模型下被动诱骗态量子密钥分发安全性分析

在量子密钥分发(QKD)系统实现的过程中,非理想的器件会使整个系统的安全存在一定隐患,比如攻击者可以针对非理想的单光子探测器发起致盲攻击,通常通过监测电流以发现致盲攻击.针对这一防御策略,人们又提出了概率致盲攻击,在不引起系统电流明显改变的前提下窃取部分密钥信息.诱骗态方案是现在QKD系统中普遍使用的方案,其中被动诱骗...     

一种可提高安全通信距离的诱骗态量子密钥分发方案

为提高量子通信安全通信距离,提出一种将修正的相干光(MCS)用于诱骗态量子密钥分发的方案．通过削除弱相干光源中的两光子脉冲,降低多光子脉冲的影响,从而提高安全通信距离．理论分析得到了采用MCS后的单光子计数率和误码率的数学表达式．仿真结果表明,在相同的密钥产生率下,此方案将量子通信的安全通信距离提高约10％,接近完美诱骗态方案的安全通信距离．     

约瑟夫森结阵列中超混沌的控制

由两个电阻电容电感分路的约瑟夫森结和一个分路电阻组成的阵列在一些参数条件下具有超混沌行为,根据单向耦合法提出一个控制阵列中超混沌的方案。数值研究表明,通过适当调节耦合强度的大小,该方案能有效地控制这个阵列中的超混沌使之进入稳定的周期状态。     

一种新的双模态光源诱骗态量子密钥分配方案

提出了一种新的基于双模态光源的被动诱骗态量子密钥分配通用方案.作为双模态之一的标记态,在发端经过分束和检测后获得4类探测结果,据此,将作为信号态的另一模式分成4个非空脉冲集合,从而利用这4类脉冲进行参数估计和密钥提取.同时,基于预报单光子源和标记配对相干态光源对此方案展开了性能分析,讨论了发端探测器不同探测效率对系统性能的影响,并对实际系统进行了统计波动分析.仿真结果表明:方案性能在误码率和安全传输距离(可达198.6 km)方面都优于现有基于不同光源的3强度诱骗态量子密钥分配方案;采用标记配对相干态光源的各方面性能均优于采用预报单光子源;密钥生成率随发端探测效率的增大而增大;考虑统计波动时,标记配对相干态光源的有效性也要优于预报单光子源,且其数据长度为109时,此方案最大安全距离达到164 km;此方案仅需使用单一强度脉冲,在降低调制光源实现难度的同时又提升了系统性能,对QKD系统的工程实现具有一定的参考价值.